Para montar correctamente la estructura de suministro de agua, comenzando el desarrollo y la planificación del sistema, es necesario calcular el flujo de agua a través de la tubería.

Los principales parámetros del suministro de agua sanitaria dependen de los datos obtenidos.

En este artículo, los lectores podrán familiarizarse con las técnicas básicas que les ayudarán a calcular de forma independiente su sistema de plomería.

El propósito de calcular el diámetro de la tubería por tasa de flujo: Determinación del diámetro y la sección transversal de la tubería en base a los datos sobre la tasa de flujo y la tasa de movimiento longitudinal del agua.

Es bastante difícil realizar tal cálculo. Hay muchos puntos de datos técnicos y económicos a considerar. Estos parámetros están interrelacionados. El diámetro de la tubería depende del tipo de líquido que se bombeará a través de ella.

Si aumenta el caudal, puede reducir el diámetro de la tubería. El consumo de material disminuirá automáticamente. Será mucho más fácil montar un sistema de este tipo, el costo del trabajo disminuirá.

Sin embargo, un aumento en el flujo provocará pérdidas de carga que requieren el bombeo de energía adicional. Si lo reduce mucho, pueden aparecer consecuencias indeseables.

Al diseñar una tubería, en la mayoría de los casos, la cantidad de flujo de agua se establece de inmediato. Se desconocen dos cantidades:

• Diámetro de la tubería;
• Tasa de flujo.

Es muy difícil hacer un cálculo completamente técnico y económico. Esto requiere conocimientos de ingeniería adecuados y mucho tiempo. Para facilitar esta tarea, al calcular el diámetro de tubería requerido, se utilizan materiales de referencia. Dan los valores del mejor caudal obtenido empíricamente.

La fórmula de diseño final para el diámetro óptimo de la tubería es la siguiente:

d = √ (4Q / Πw)
Q - caudal del líquido bombeado, m3 / s
d - diámetro de la tubería, m
w - velocidad de flujo, m / s

Velocidad de fluido adecuada, según el tipo de tubería

En primer lugar, el costos mínimos, sin el cual es imposible bombear líquido. Además, se debe considerar el costo del oleoducto.

Al calcular, uno siempre debe recordar los límites de velocidad del medio en movimiento. En algunos casos, el tamaño de la tubería principal debe cumplir con los requisitos establecidos en el proceso tecnológico.

Los posibles aumentos repentinos de presión también afectan las dimensiones de la tubería.

Cuando se realizan cálculos preliminares, no se tiene en cuenta el cambio de presión. El diseño de la tubería del proceso se basa en la velocidad permitida.

Cuando hay cambios en la dirección del movimiento en la tubería diseñada, la superficie de la tubería comienza a experimentar mucha presión dirigida perpendicularmente al flujo.

Este aumento está asociado a varios indicadores:

• Velocidad del fluido;
• Densidad;
• Presión inicial (cabeza).

Además, la velocidad siempre es inversamente proporcional al diámetro de la tubería. Es por eso que los fluidos de alta velocidad requieren Buena elección configuración, selección competente de las dimensiones de la tubería.

Por ejemplo, si se bombea ácido sulfúrico, la velocidad se limita a un valor que no cause erosión en las paredes de las curvas de la tubería. Como resultado, la estructura de la tubería nunca se verá afectada.

Velocidad del agua en la fórmula de la tubería

El caudal volumétrico V (60m³ / ho 60 / 3600m³ / s) se calcula como el producto de la velocidad de flujo wy la sección transversal de la tubería S (y la sección transversal, a su vez, se considera como S = 3,14 d² / 4): V = 3,14 w d² / 4. De esto obtenemos w = 4V / (3,14 d²). No olvide convertir el diámetro de milímetros a metros, es decir, el diámetro será de 0,159 m.

Fórmula de consumo de agua

En general, la metodología para medir el caudal de agua en ríos y tuberías se basa en una forma simplificada de la ecuación de continuidad para fluidos incompresibles:

Flujo de agua a través de la mesa de tuberías

Caudal versus presión

No existe tal dependencia del caudal de fluido de la presión, pero sí la de la caída de presión. La fórmula es fácil de deducir. Existe una ecuación generalmente aceptada para la caída de presión durante el flujo de fluido en una tubería Δp = (λL / d) ρw² / 2, λ es el coeficiente de fricción (se busca en función de la velocidad y el diámetro de la tubería según los gráficos o fórmulas correspondientes), L es la longitud de la tubería, d es su diámetro, ρ es la densidad del líquido, w es la velocidad. Por otro lado, existe una definición del caudal G = ρwπd² / 4. Expresamos la velocidad a partir de esta fórmula, la sustituimos en la primera ecuación y encontramos la dependencia del caudal G = π SQRT (Δp d ^ 5 / λ / L) / 4, SQRT es la raíz cuadrada.

El coeficiente de fricción se busca mediante selección. Primero, establezca un cierto valor de la velocidad del fluido de la linterna y determine el número de Reynolds Re = ρwd / μ, donde μ es la viscosidad dinámica del fluido (no lo confunda con la viscosidad cinemática, estas son cosas diferentes). Según Reynolds, busca los valores del coeficiente de fricción λ = 64 / Re para el régimen laminar y λ = 1 / (1.82 lgRe - 1.64) ² para el turbulento (aquí lg es el logaritmo decimal). Y tome el valor que sea más alto. Después de encontrar el caudal y la velocidad del fluido, deberá repetir todo el cálculo nuevamente con un nuevo coeficiente de fricción. Y este recálculo se repite hasta que el valor de la velocidad especificada para la determinación del coeficiente de fricción coincida, en cierta medida, con el valor que encontrarás en el cálculo.

La capacidad de carga es un parámetro importante para cualquier tubería, canal y otros herederos del acueducto romano. Sin embargo, el rendimiento no siempre se indica en el empaque de la tubería (o en el producto en sí). Además, la cantidad de fluido que pasa la tubería a través de la sección también depende del diagrama de la tubería. ¿Cómo calcular correctamente el rendimiento de las tuberías?

Métodos para calcular el rendimiento de las tuberías.

Existen varios métodos para calcular este parámetro, cada uno de los cuales es adecuado para un caso particular. Alguna notación importante para determinar banda ancha tubería:

Diámetro exterior: el tamaño físico de la sección de la tubería desde un borde de la pared exterior hasta el otro. En los cálculos, se designa como Dn o Dн. Este parámetro está indicado en la marca.

El diámetro interior nominal es un valor aproximado del diámetro de la sección interna de la tubería, redondeado al número entero más cercano. En los cálculos, se designa como Du o Du.

Métodos físicos para calcular el rendimiento de las tuberías.

Los valores del rendimiento de las tuberías se determinan mediante fórmulas especiales. Para cada tipo de producto (gas, suministro de agua, alcantarillado) los métodos de cálculo son diferentes.

Métodos de cálculo tabular

Hay una tabla de valores aproximados creada para facilitar la determinación del rendimiento de las tuberías para el cableado dentro del apartamento. En la mayoría de los casos, no se requiere alta precisión, por lo que los valores se pueden aplicar sin cálculos complejos. Pero esta tabla no toma en cuenta la disminución en el rendimiento debido a la aparición de acumulación de sedimentos dentro de la tubería, lo cual es típico de las carreteras antiguas.

Tabla 1. Capacidad de la tubería para líquidos, gas, vapor de agua

Tipo de liquido	Velocidad (m / s)
Abastecimiento de agua de la ciudad	0,60-1,50
Agua de tubería	1,50-3,00
Agua de calefacción central	2,00-3,00
Agua a presión en la tubería.	0,75-1,50
Fluido hidráulico	hasta 12 m / s
Oleoducto	3,00-7,5
Aceite en el sistema de presión de la tubería.	0,75-1,25
Vapor en el sistema de calefacción	20,0-30,00
Sistema de tubería central de vapor	30,0-50,0
Vapor en un sistema de calefacción con alta temperatura.	50,0-70,00
Entrada de aire y gas sistema central tubería	20,0-75,00

Existe una tabla de cálculo de la tasa de flujo precisa, llamada tabla Shevelev, que tiene en cuenta el material de la tubería y muchos otros factores. Estas mesas rara vez se usan cuando se coloca un sistema de suministro de agua alrededor de un apartamento, pero en una casa privada con varios elevadores no estándar pueden ser útiles.

Cálculo mediante programas

A disposición de las empresas de plomería modernas, existen programas informáticos especiales para calcular el rendimiento de las tuberías, así como muchos otros parámetros similares. Además, se han desarrollado calculadoras online que, aunque menos precisas, son gratuitas y no requieren instalación en un PC. Uno de los programas estacionarios "TAScope" es una creación de ingenieros occidentales, que es shareware. Las grandes empresas utilizan Hydrosystem, un programa nacional que calcula las tuberías según criterios que afectan su funcionamiento en las regiones de la Federación de Rusia. Además del cálculo hidráulico, le permite leer otros parámetros de tuberías. El precio medio es de 150.000 rublos.

Cómo calcular el rendimiento de una tubería de gas.

El gas es uno de los materiales más difíciles de transportar, en particular porque tiene la propiedad de estar comprimido y, por tanto, puede escapar por los huecos más pequeños de las tuberías. Al cálculo del rendimiento tubos de gas(así como el diseño sistema de gas en general) tienen requisitos especiales.

La fórmula para calcular el rendimiento de una tubería de gas.

El rendimiento máximo de los gasoductos está determinado por la fórmula:

Qmáx = 0,67 Du2 * p

donde p es igual a la presión de funcionamiento en el sistema de gasoductos + 0,10 MPa o la presión absoluta del gas;

Du - diámetro nominal de la tubería.

Existe una fórmula compleja para calcular el rendimiento de una tubería de gas. Al realizar cálculos preliminares, así como al calcular un gasoducto doméstico, generalmente no se usa.

Qmáx = 196,386 Du2 * p / z * T

donde z es el coeficiente de compresibilidad;

T es la temperatura del gas transportado, K;

Según esta fórmula, se determina la dependencia directa de la temperatura del medio transportado con la presión. Cuanto mayor sea el valor T, más se expande el gas y presiona contra las paredes. Por lo tanto, al calcular tuberías grandes, los ingenieros tienen en cuenta las posibles condiciones climáticas en el área por donde pasa la tubería. Si el valor nominal de la tubería DN es menor que la presión del gas formada a altas temperaturas en verano (por ejemplo, a + 38 ... + 45 grados Celsius), es probable que la tubería se dañe. Esto implica la fuga de materias primas valiosas y crea la posibilidad de una explosión de la sección de la tubería.

Tabla de caudales de tuberías de gas en función de la presión

Hay una tabla para calcular el rendimiento de un gasoducto para los diámetros de tubería de uso común y la presión de trabajo nominal. Para determinar las características de la línea de gas, no tamaños estándar y la presión requerirá cálculos de ingeniería. La temperatura del aire exterior también afecta la presión, la velocidad y el volumen del gas.

La velocidad máxima (W) del gas en la tabla es 25 m / s, y el z (coeficiente de compresibilidad) es 1. La temperatura (T) es 20 grados Celsius o 293 Kelvin.

Tabla 2. Ancho de banda tubería de gas dependiendo de la presión

Trabajo (MPa)	Rendimiento de la tubería (m3 / h), a wgas = 25 m / s; z = 1; Т = 20 ° С = 293 ° К
	DN 50	DN 80	DN 100	DN 150	DN 200	DN 300	DN 400	DN 500
0,3	670	1715	2680	6030	10720	24120	42880	67000
0,6	1170	3000	4690	10550	18760	42210	75040	117000
1,2	2175	5570	8710	19595	34840	78390	139360	217500
1,6	2845	7290	11390	25625	45560	102510	182240	284500
2,5	4355	11145	17420	39195	69680	156780	278720	435500
3,5	6030	15435	24120	54270	96480	217080	385920	603000
5,5	9380	24010	37520	84420	150080	337680	600320	938000
7,5	12730	32585	50920	114570	203680	458280	814720	1273000
10,0	16915	43305	67670	152255	270680	609030	108720	1691500

Rendimiento de la tubería de alcantarillado

Banda ancha tuberia de drenaje- un parámetro importante que depende del tipo de tubería (presión o gravedad). La fórmula de cálculo se basa en las leyes de la hidráulica. Además del laborioso cálculo, se utilizan tablas para determinar el rendimiento del sistema de alcantarillado.

Para el cálculo hidráulico del sistema de alcantarillado, se requiere determinar las incógnitas:

1. diámetro de la tubería DN;
2. velocidad media de flujo v;
3. pendiente hidráulica l;
4. el grado de llenado h / Du (en los cálculos, son repelidos por el radio hidráulico, que está asociado a este valor).

En la práctica, se limitan a calcular el valor de lo h / d, ya que el resto de parámetros son fáciles de calcular. En los cálculos preliminares, la pendiente hidráulica se considera igual a la pendiente de la superficie de la tierra, en la cual el movimiento de las aguas residuales no será menor que la velocidad de autolimpieza. Los valores de velocidad así como los valores máximos de h / DN para redes domésticas se pueden encontrar en la tabla 3.

Yulia Petrichenko, experta

Además, hay un valor normalizado pendiente mínima para tubos de pequeño diámetro: 150 mm

(i = 0,008) y 200 (i = 0,007) mm.

La fórmula para el caudal volumétrico de líquido se ve así:

donde a es el área de flujo,

v - velocidad de flujo, m / s.

La velocidad se calcula mediante la fórmula:

donde R es el radio hidráulico;

C es el coeficiente de humectación;

A partir de aquí, puede derivar la fórmula para la pendiente hidráulica:

Según él, este parámetro se determina si se requiere un cálculo.

donde n es el factor de rugosidad, que varía de 0.012 a 0.015, dependiendo del material de la tubería.

El radio hidráulico se considera igual al radio normal, pero solo cuando la tubería está completamente llena. En otros casos, use la fórmula:

donde A es el área de flujo cruzado del fluido,

P es el perímetro mojado, o la longitud transversal de la superficie interior de la tubería que toca el líquido.

Tablas de rendimiento de tuberías de alcantarillado por gravedad.

La tabla incluye todos los parámetros utilizados para realizar el cálculo hidráulico. Los datos se seleccionan de acuerdo con el valor del diámetro de la tubería y se sustituyen en la fórmula. Aquí, el caudal volumétrico del líquido q que pasa a través de la sección de tubería ya se ha calculado, que puede tomarse como el rendimiento de la línea.

Además, hay tablas de Lukins más detalladas que contienen valores predefinidos de rendimiento para tuberías de diferentes diámetros de 50 a 2000 mm.

Tablas de rendimiento de los sistemas de alcantarillado a presión.

En las tablas de la capacidad de las tuberías de presión del sistema de alcantarillado, los valores dependen del grado máximo de llenado y la velocidad promedio calculada. aguas residuales.

Cuadro 4. Cálculo del consumo de aguas residuales, litros por segundo

Diámetro, mm	Relleno	Aceptado (pendiente óptima)	Velocidad de aguas residuales en la tubería, m / s	Consumo, l / s
100	0,6	0,02	0,94	4,6
125	0,6	0,016	0,97	7,5
150	0,6	0,013	1,00	11,1
200	0,6	0,01	1,05	20,7
250	0,6	0,008	1,09	33,6
300	0,7	0,0067	1,18	62,1
350	0,7	0,0057	1,21	86,7
400	0,7	0,0050	1,23	115,9
450	0,7	0,0044	1,26	149,4
500	0,7	0,0040	1,28	187,9
600	0,7	0,0033	1,32	278,6
800	0,7	0,0025	1,38	520,0
1000	0,7	0,0020	1,43	842,0
1200	0,7	0,00176	1,48	1250,0

Rendimiento de la tubería de agua

Las tuberías de plomería se utilizan con mayor frecuencia en el hogar. Y dado que están sometidos a una gran carga, el cálculo del rendimiento de la tubería principal de agua se convierte en una condición importante para un funcionamiento confiable.

Permeabilidad de la tubería en función del diámetro.

El diámetro no es el parámetro más importante al calcular la permeabilidad de una tubería, pero también afecta su valor. Cuanto mayor sea el diámetro interior de la tubería, mayor será la permeabilidad, así como menor la posibilidad de obstrucciones y tapones. Sin embargo, además del diámetro, es necesario tener en cuenta el coeficiente de fricción del agua contra las paredes de la tubería (valor tabular para cada material), la longitud de la tubería y la diferencia de presiones de fluido en la entrada y salida. Además, la cantidad de codos y accesorios en la tubería afectará en gran medida la permeabilidad.

Tabla de rendimiento de tuberías por temperatura del refrigerante.

Cuanto mayor sea la temperatura en la tubería, menor será su rendimiento, ya que el agua se expande y, por lo tanto, crea una fricción adicional. Esto no es importante para el sistema de suministro de agua, pero en sistemas de calefacción es un parámetro clave.

Hay una tabla para los cálculos de calor y refrigerante.

Tabla 5. Rendimiento de la tubería según el portador de calor y la salida de calor

Diámetro de la tubería, mm	Banda ancha
	Por calidez		Por refrigerante
	Agua	Vapor	Agua	Vapor
	Gcal / h		t / h
15	0,011	0,005	0,182	0,009
25	0,039	0,018	0,650	0,033
38	0,11	0,05	1,82	0,091
50	0,24	0,11	4,00	0,20
75	0,72	0,33	12,0	0,60
100	1,51	0,69	25,0	1,25
125	2,70	1,24	45,0	2,25
150	4,36	2,00	72,8	3,64
200	9,23	4,24	154	7,70
250	16,6	7,60	276	13,8
300	26,6	12,2	444	22,2
350	40,3	18,5	672	33,6
400	56,5	26,0	940	47,0
450	68,3	36,0	1310	65,5
500	103	47,4	1730	86,5
600	167	76,5	2780	139
700	250	115	4160	208
800	354	162	5900	295
900	633	291	10500	525
1000	1020	470	17100	855

Tabla de rendimiento de las tuberías en función de la presión del refrigerante.

Hay una tabla que describe el rendimiento de las tuberías en función de la presión.

Tabla 6. Rendimiento de la tubería en función de la presión del líquido transportado

Consumo	Banda ancha
Du pipe	15 mm	20 mm	25 mm	32 mm	40 mm	50 mm	65 mm	80 mm	100 mm
Pa / m - mbar / m	menos de 0,15 m / s			0,15 m / s					0,3 m / s
90,0 - 0,900	173	403	745	1627	2488	4716	9612	14940	30240
92,5 - 0,925	176	407	756	1652	2524	4788	9756	15156	30672
95,0 - 0,950	176	414	767	1678	2560	4860	9900	15372	31104
97,5 - 0,975	180	421	778	1699	2596	4932	10044	15552	31500
100,0 - 1,000	184	425	788	1724	2632	5004	10152	15768	31932
120,0 - 1,200	202	472	871	1897	2898	5508	11196	17352	35100
140,0 - 1,400	220	511	943	2059	3143	5976	12132	18792	38160
160,0 - 1,600	234	547	1015	2210	3373	6408	12996	20160	40680
180,0 - 1,800	252	583	1080	2354	3589	6804	13824	21420	43200
200,0 - 2,000	266	619	1151	2486	3780	7200	14580	22644	45720
220,0 - 2,200	281	652	1202	2617	3996	7560	15336	23760	47880
240,0 - 2,400	288	680	1256	2740	4176	7920	16056	24876	50400
260,0 - 2,600	306	713	1310	2855	4356	8244	16740	25920	52200
280,0 - 2,800	317	742	1364	2970	4356	8566	17338	26928	54360
300,0 - 3,000	331	767	1415	3076	4680	8892	18000	27900	56160

Tabla de rendimiento de la tubería en función del diámetro (según Shevelev)

Las tablas de F.A. y A.F.Shevelev son uno de los métodos tabulares más precisos para calcular el rendimiento de un sistema de suministro de agua. Además, contienen todas las fórmulas de cálculo necesarias para cada material específico. Este es un material informativo voluminoso utilizado con mayor frecuencia por ingenieros hidráulicos.

Las tablas tienen en cuenta:

1. diámetros de tubería: interior y exterior;
2. espesor de pared;
3. vida útil del sistema de suministro de agua;
4. Longitud de la línea;
5. el propósito de las tuberías.

Fórmula de cálculo hidráulico

Para las tuberías de agua, se aplica la siguiente fórmula de cálculo:

Calculadora en línea: cálculo del rendimiento de la tubería

Si tiene alguna pregunta o algún libro de referencia que utilice métodos que no se mencionan aquí, escriba los comentarios.

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Rendimiento de la tubería: simple sobre lo complejo

¿Cómo cambia el rendimiento de una tubería en función del diámetro? ¿Qué factores, además de la sección transversal, afectan este parámetro? Finalmente, ¿cómo calcular, incluso aproximadamente, la permeabilidad de un sistema de suministro de agua con un diámetro conocido? En este artículo intentaré dar las respuestas más sencillas y accesibles a estas preguntas.

Nuestra tarea es aprender a calcular la sección transversal óptima de las tuberías de agua.

Por que es necesario

El cálculo hidráulico le permite obtener el óptimo mínimo el valor del diámetro del suministro de agua.

Por un lado, siempre falta mucho dinero para la construcción y la reparación, y el precio metro corriente las tuberías crecen de forma no lineal al aumentar el diámetro. Por otro lado, una sección transversal subestimada del suministro de agua provocará una caída excesiva de presión en los dispositivos terminales debido a su resistencia hidráulica.

Con un caudal en el dispositivo intermedio, una caída de presión al final conducirá al hecho de que la temperatura del agua con los grifos de suministro de agua fría y caliente abiertos cambiará drásticamente. Como resultado, lo rociarán con agua helada o lo escaldarán con agua hirviendo.

Restricciones

Deliberadamente limito el alcance de las tareas en consideración a la plomería de una pequeña casa privada. Hay dos razones:

1. Los gases y líquidos de diferentes viscosidades se comportan de manera completamente diferente cuando se transportan a través de una tubería. La consideración del comportamiento del gas natural y licuado, el petróleo y otros medios aumentaría varias veces el volumen de este material y nos alejaría de mi especialidad: plomería;
2. En el caso de un edificio grande con numerosos accesorios de plomería para el cálculo hidráulico del suministro de agua, será necesario calcular la probabilidad del uso simultáneo de varios puntos de extracción. V casa pequeña el cálculo se realiza para el consumo máximo de todos los dispositivos disponibles, lo que simplifica enormemente la tarea.

Factores

El cálculo hidráulico de un sistema de suministro de agua es una búsqueda de uno de dos valores:

• Cálculo del rendimiento de una tubería con una sección transversal conocida;
• Cálculo del diámetro óptimo para un caudal planificado conocido.

En condiciones reales (al diseñar un sistema de suministro de agua), es mucho más necesario realizar la segunda tarea.

La lógica cotidiana dicta que el flujo máximo de agua a través de una tubería está determinado por su diámetro y presión de entrada. Por desgracia, la realidad es mucho más complicada. El hecho es que la tubería tiene resistencia hidráulica En pocas palabras, el flujo se desacelera por la fricción contra las paredes. Además, el material y el estado de las paredes afectan de forma predecible al grado de inhibición.

Aquí Lista llena factores que afectan el rendimiento de la tubería de agua:

• Presión al comienzo del suministro de agua (leer - presión en la línea);
• Pendiente tuberías (cambio en su altura sobre el nivel del suelo condicional al principio y al final);

• Material paredes. El polipropileno y el polietileno tienen una rugosidad mucho menor que el acero y el hierro fundido;
• La edad tubería. Con el tiempo, el acero se llena de óxido y depósitos de cal, que no solo aumentan la rugosidad, sino que también reducen la holgura interna de la tubería;

Esto no se aplica a las tuberías de vidrio, plástico, cobre, galvanizadas y de metal-polímero. Todavía se encuentran en un nuevo estado después de 50 años de funcionamiento. Una excepción es la sedimentación del sistema de suministro de agua con una gran cantidad de materia en suspensión y la ausencia de filtros en la entrada.

• Cantidad y ángulo vueltas;
• Cambios de diámetro suministro de agua;
• Presencia o ausencia soldaduras, rebabas para soldar y accesorios de conexión;

• Válvulas de cierre... Incluso las válvulas de bola de paso total ofrecen cierta resistencia al flujo.

Cualquier cálculo del rendimiento de la tubería será muy aproximado. Quiéramos o no, tendremos que usar coeficientes promediados, típicos de condiciones cercanas a las nuestras.

Ley de Torricelli

Evangelista Torricelli, que vivió a principios del siglo XVII, es conocido como alumno de Galileo Galilei y autor del concepto en sí. presión atmosférica... También posee una fórmula que describe el caudal de agua que sale de un recipiente a través de una abertura de dimensiones conocidas.

Para que la fórmula de Torricelli funcione, debe:

1. Para que sepamos la presión del agua (la altura de la columna de agua sobre el agujero);

Una atmósfera con la gravedad terrestre es capaz de elevar una columna de agua en 10 metros. Por lo tanto, la presión en atmósferas se convierte en altura simplemente multiplicándola por 10.

1. Para hacer el agujero significativamente menor que el diámetro del recipiente, eliminando así la pérdida de presión por rozamiento contra las paredes.

En la práctica, la fórmula de Torrricelli calcula el caudal de agua a través de una tubería con una sección interna de dimensiones conocidas para una altura instantánea conocida durante el flujo. En pocas palabras: para usar la fórmula, debe instalar un manómetro frente al grifo o calcular la caída de presión en el suministro de agua a una presión conocida en la línea.

La fórmula en sí tiene este aspecto: v ^ 2 = 2gh. En eso:

• v es el caudal a la salida del pozo en metros por segundo;
• g - aceleración de la caída (para nuestro planeta es igual a 9,78 m / s ^ 2);
• h - cabeza (altura de la columna de agua sobre el agujero).

¿Cómo ayudará esto en nuestra tarea? Y el hecho de que flujo de fluido a través de un agujero(el mismo ancho de banda) es S * v donde S es el área del orificio yv es el caudal de la fórmula anterior.

Captain Evidence sugiere: conociendo el área de la sección transversal, no es difícil determinar el radio interior de la tubería. Como sabe, el área de un círculo se calcula como π * r ^ 2, donde π se redondea igual a 3,14159265.

En este caso, la fórmula de Torricelli tendrá la forma v ^ 2 = 2 * 9.78 * 20 = 391.2. Raíz cuadrada de 391,2 se redondea a 20. Esto significa que el agua saldrá del agujero a una velocidad de 20 m / s.

Calculamos el diámetro del agujero por el que fluye la corriente. Al convertir el diámetro a unidades SI (metros), obtenemos 3,14159265 * 0,01 ^ 2 = 0,0003141593. Y ahora calculamos el consumo de agua: 20 * 0.0003141593 = 0.006283186, o 6.2 litros por segundo.

De vuelta a la realidad

Estimado lector, me atrevería a sugerirle que no tenga un manómetro instalado frente al mezclador. Obviamente, para un cálculo hidráulico más preciso, se necesitan algunos datos adicionales.

Por lo general, el problema de diseño se resuelve a partir de lo contrario: con un flujo de agua conocido a través de los accesorios de plomería, la longitud del sistema de suministro de agua y su material, se selecciona un diámetro que asegure una caída de presión a valores aceptables. El factor limitante es el caudal.

Dato de referencia

El caudal para tuberías de agua internas Se consideran 0,7 - 1,5 m / s. Exceder este último valor conduce a la aparición de ruido hidráulico (principalmente en curvas y accesorios).

Las tasas de consumo de agua para accesorios de plomería son fáciles de encontrar en la documentación reglamentaria. En particular, se encuentran en el apéndice de SNiP 2.04.01-85. Para salvar al lector de búsquedas prolongadas, presentaré esta tabla aquí.

La tabla muestra datos para mezcladores con aireadores. Su ausencia iguala el flujo a través de los mezcladores del fregadero, lavabo y cabina de ducha con el flujo a través del mezclador cuando el baño está listo.

Permítame recordarle que si desea calcular el suministro de agua de una casa privada con sus propias manos, sume el consumo de agua para todos los dispositivos instalados... Si no se sigue esta instrucción, le esperan sorpresas, como una fuerte caída de la temperatura en la ducha al abrir el grifo. agua caliente sobre .

Si hay un suministro de agua contra incendios en el edificio, se añaden 2,5 l / s por cada hidrante al caudal planificado. Para un sistema de suministro de agua contra incendios, el caudal está limitado a 3 m / s: en caso de incendio, el ruido hidráulico es lo último que irritará a los residentes.

Al calcular la presión, generalmente se asume que en el extremo del dispositivo desde la entrada, debe ser de al menos 5 metros, lo que corresponde a una presión de 0,5 kgf / cm2. Algunos accesorios de plomería (calentadores de agua instantáneos, válvulas de llenado de lavadoras automáticas, etc.) simplemente no funcionan si la presión en el suministro de agua es inferior a 0,3 atmósferas. Además, deben tenerse en cuenta las pérdidas hidráulicas en el propio dispositivo.

En la foto - calentador de agua instantáneo Atmor Basic. Incluye calentamiento solo a una presión de 0,3 kgf / cm2 y superior.

Consumo, diámetro, velocidad

Déjame recordarte que están vinculados por dos fórmulas:

1. Q = SV... El caudal de agua en metros cúbicos por segundo es igual al área de la sección transversal en metros cuadrados multiplicado por el caudal en metros por segundo;
2. S = π r ^ 2. El área de la sección transversal se calcula como el producto del número "pi" por el cuadrado del radio.

¿Dónde obtener los valores del radio de la sección interior?

• Tengo tubos de acero con un error mínimo es igual a la mitad del control remoto(paso condicional, que se utiliza para marcar la tubería enrollada);
• Para polímero, metal-polímero, etc. el diámetro interior es igual a la diferencia entre el exterior, con el que están marcadas las tuberías, y el doble del grosor de la pared (también suele estar presente en el marcado). El radio es correspondientemente la mitad del diámetro interior.

1. El diámetro interior es 50-3 * 2 = 44 mm, o 0,044 metros;
2. El radio será 0.044 / 2 = 0.022 metros;
3. El área de la sección interna será 3.1415 * 0.022 ^ 2 = 0.001520486 m2;
4. A un caudal de 1,5 metros por segundo, el caudal será 1,5 * 0,001520486 = 0,002280729 m3 / s, o 2,3 litros por segundo.

Perdida de cabeza

¿Cómo calcular cuánta presión se pierde en un sistema de suministro de agua con parámetros conocidos?

La fórmula más simple para calcular la caída de la cabeza es H = iL (1 + K). ¿Qué significan las variables en él?

• H es la codiciada caída de cabeza en metros;
• I - pendiente hidráulica del medidor de tubería de agua;
• L es la longitud del sistema de suministro de agua en metros;
• K - coeficiente, que permite simplificar el cálculo de la caída de presión en las válvulas de cierre y. Está vinculado al propósito de la red de suministro de agua.

¿Dónde puedo obtener los valores de estas variables? Bueno, excepto por la longitud de la tubería, nadie ha cancelado la cinta métrica todavía.

El coeficiente K se toma igual a:

Con un sesgo hidráulico, el panorama es mucho más complicado. La resistencia de la tubería al flujo depende de:

• Sección interna;
• Rugosidad de las paredes;
• Caudales.

Se puede encontrar una lista de valores de 1000i (pendiente hidráulica por 1000 metros de suministro de agua) en las tablas de Shevelev, que, de hecho, se utilizan para cálculos hidráulicos. Las tablas son demasiado grandes para este artículo, ya que proporcionan valores de 1000i para todos los diámetros, caudales y materiales posibles, ajustados de por vida.

Aquí hay un pequeño fragmento de la mesa de Shevelev para un tubo de plástico de 25 mm.

El autor de las tablas da los valores de la caída de presión no para la sección interna, sino para las dimensiones estándar con las que están marcadas las tuberías, corregidas por el espesor de la pared. Sin embargo, las tablas se publicaron en 1973, cuando aún no se había formado el segmento de mercado correspondiente.
Al calcular, tenga en cuenta que para metal-plástico es mejor tomar valores correspondientes a una tubería un paso más pequeña.

Usemos esta tabla para calcular la caída de la cabeza en una tubería de polipropileno con un diámetro de 25 mm y una longitud de 45 metros. Aceptemos que estamos diseñando un sistema de suministro de agua para uso doméstico.

1. Con una velocidad de flujo lo más cercana posible a 1,5 m / s (1,38 m / s), el valor de 1000i será 142,8 metros;
2. La pendiente hidráulica de un metro de tubería será igual a 142,8 / 1000 = 0,1428 metros;
3. El factor de corrección para el suministro de agua sanitaria es 0,3;
4. La fórmula en su conjunto tomará la forma H = 0.1428 * 45 (1 + 0.3) = 8.3538 metros. Esto significa que al final del sistema de suministro de agua con un caudal de agua de 0,45 l / s (valor de la columna de la izquierda de la tabla), la presión caerá en 0,84 kgf / cm2 y a 3 atmósferas en la entrada Ser bastante aceptable 2,16 kgf / cm2.

Este valor se puede utilizar para determinar caudal según la fórmula de Torricelli... El método de cálculo con un ejemplo se da en la sección correspondiente del artículo.

Además, para calcular el caudal máximo a través de un sistema de suministro de agua con características conocidas, puede seleccionar en la columna "caudal" de la tabla Shevelev completa un valor en el que la presión al final de la tubería no caen por debajo de 0,5 atmósferas.

Conclusión

Estimado lector, si las instrucciones dadas, a pesar de la extrema sencillez, le siguen pareciendo tediosas, utilice una de las muchas calculadoras online... Como siempre, Información adicional se puede encontrar en el video de este artículo. Agradecería sus adiciones, correcciones y comentarios. ¡Buena suerte, camaradas!

31 de julio de 2016

Si desea expresar gratitud, agregar una aclaración u objeción, pregúntele algo al autor, ¡agregue un comentario o diga gracias!

El cálculo del consumo de agua se realiza antes de la construcción de tuberías y es parte de cálculos hidrodinámicos. Al construir tuberías principales e industriales, estos cálculos se realizan utilizando programas especiales. Al construir una tubería doméstica con sus propias manos, puede hacer el cálculo usted mismo, pero debe tenerse en cuenta que el resultado obtenido no será lo más preciso posible. Cómo calcular el parámetro de consumo de agua, sigue leyendo.

Factores que afectan el rendimiento

El factor principal por el cual se realiza el cálculo del sistema de tuberías es el rendimiento. Este indicador está influenciado por muchos parámetros diferentes, los más importantes de los cuales son:

1. presión en la tubería existente (en la red principal, si la tubería en construcción está conectada a una fuente externa). El método de cálculo que tiene en cuenta la presión es más complejo, pero también más preciso, ya que es la presión la que depende de un indicador como el rendimiento, es decir, la capacidad de pasar una cierta cantidad de agua en una determinada unidad de tiempo;
2. longitud total de la tubería. Cuanto mayor sea este parámetro, más pérdidas se manifiestan durante su uso y, en consecuencia, para evitar una caída de presión, se requiere el uso de tuberías de mayor diámetro. Por tanto, este factor también es tenido en cuenta por los especialistas;
3. el material del que están hechas las tuberías. Si para una estructura u otra carretera se utilizan tubos de metal, una superficie interior irregular y la posibilidad de una obstrucción gradual por los sedimentos contenidos en el agua conducirán a una disminución del rendimiento y, en consecuencia, a un pequeño aumento del diámetro. Utilizando tubos de plastico(CLORURO DE POLIVINILO), tubos de polipropileno por lo que se excluye prácticamente la posibilidad de obstrucciones con depósitos. Además, la superficie interior de los tubos de plástico es más lisa;

1. sección de tuberías. De acuerdo con la sección interna de la tubería, puede realizar un cálculo preliminar de forma independiente.

Hay otros factores que son tenidos en cuenta por los especialistas. Pero para este artículo, no son esenciales.

Método para calcular el diámetro en función de la sección transversal de las tuberías.

Si, al calcular la tubería, es necesario tener en cuenta todos los factores anteriores, se recomienda realizar cálculos utilizando programas especiales. Si los cálculos preliminares son suficientes para la construcción del sistema, se llevan a cabo en la siguiente secuencia:

• determinación preliminar de la cantidad de agua consumida por todos los miembros de la familia;
• cálculo del tamaño óptimo del diámetro.

Cómo calcular el consumo de agua en una casa.

Puede determinar de forma independiente la cantidad de agua fría o caliente que se consume en la casa mediante varios métodos:

• según las lecturas del medidor. Si se instalan medidores cuando se introduce la tubería en la casa, entonces no es un problema determinar el consumo de agua por día por persona. Además, al observar durante varios días, se pueden obtener parámetros bastante precisos;

• sobre estándares establecidos por ciertos especialistas. La tasa de consumo de agua por persona se establece para determinados tipos de locales con presencia / ausencia de determinadas condiciones;

• según la fórmula.

Para determinar la cantidad total de agua bombeada en la habitación, es necesario hacer un cálculo para cada unidad de plomería (bañera, ducha, mezclador, etc.) por separado. Fórmula de cálculo:

Qs = 5 x q0 x Р, dónde

Qs es un indicador que determina el caudal;

q0 es la tasa establecida;

P es un coeficiente que tiene en cuenta la posibilidad de utilizar varios tipos de accesorios de plomería al mismo tiempo.

El índice q0 se determina en función del tipo de equipo de fontanería según la siguiente tabla:

La probabilidad P está determinada por la siguiente fórmula:

P = L x N1 / q0 x 3600 x N2, dónde

L - consumo máximo de agua durante 1 hora;

N1 es el número de personas que utilizan accesorios de plomería;

q0 - normas establecidas para una unidad sanitaria separada;

N2 es el número de accesorios de plomería instalados.

Es inaceptable determinar el consumo de agua sin tener en cuenta la probabilidad, ya que el uso simultáneo de accesorios de plomería conduce a un aumento en el caudal.

Calculemos el agua usando un ejemplo específico. Es necesario determinar el consumo de agua de acuerdo con los siguientes parámetros:

• la casa tiene capacidad para 5 personas;
• Se instalaron 6 unidades de equipo de plomería: un baño, un inodoro, un fregadero en la cocina, Lavadora y Lavavajillas instalado en la cocina, ducha;
• El consumo máximo de agua durante 1 hora de acuerdo con SNiP se establece en 5,6 l / s.

Determine el tamaño de la probabilidad:

P = 5,6 x 4 / 0,25 x 3600 x 6 = 0,00415

Determinamos el consumo de bueyes para el baño, cocina y aseo:

Qs (baños) = 4 x 0,25 x 0,00518 = 0,00415 (l / s)

Qs (cocinas) = ​​4 x 0,12 x 0,00518 = 0,002 (l / s)

Qs (inodoro) = 4 x 0,4 x 0,00518 = 0,00664 (l / s)

Cálculo de la sección óptima

Para determinar la sección transversal, se utiliza la siguiente fórmula:

Q = (πd² / 4) xW, dónde

Q es la cantidad calculada de agua consumida;

d es el diámetro requerido;

W es la velocidad de movimiento del agua en el sistema.

Mediante las operaciones matemáticas más simples, se puede deducir que

d = √ (4Q / πW)

El indicador W se puede obtener de la tabla:

Las cifras presentadas en la tabla se utilizan para cálculos aproximados. Para obtener parámetros más precisos, se utiliza una fórmula matemática compleja.

Determinamos el diámetro de las tuberías para un baño, una cocina y un inodoro de acuerdo con los parámetros presentados en este ejemplo:

d (baño) = √ (4 x 0,00415 / (3,14 x 3)) = 0,042 (m)

d (para cocina) = √ (4 x 0,002 / (3,14 x 3)) = 0,03 (m)

d (para inodoro) = √ (4 x 0,00664 / (3,14 x 3)) = 0,053 (m)

Para determinar la sección transversal de las tuberías, se toma el indicador calculado más grande. Teniendo en cuenta el pequeño margen en este ejemplo, es posible realizar el cableado del suministro de agua con tuberías con una sección transversal de 55 mm.

Cómo calcular utilizando un programa semiprofesional especial, vea el video.

Las empresas y los edificios residenciales consumen un gran número de agua. Estos indicadores digitales se convierten no solo en evidencia de un valor específico que indica el caudal.

Además, ayudan a determinar el diámetro del surtido de tuberías. Mucha gente cree que calcular el caudal de agua por el diámetro de la tubería y la presión es imposible, ya que estos conceptos no tienen ninguna relación entre sí.

Pero la práctica ha demostrado que este no es el caso. La capacidad de rendimiento de la red de suministro de agua depende de muchos indicadores, y el primero en esta lista será el diámetro del surtido de tuberías y la presión en la tubería.

Se recomienda calcular el rendimiento de una tubería en función de su diámetro incluso en la etapa de diseño de la construcción de la tubería. Los datos obtenidos determinan los parámetros clave no solo del hogar, sino también de la carretera industrial. Todo esto se discutirá más a fondo.

Calculamos el rendimiento de la tubería usando una calculadora en línea.

¡ATENCIÓN! Para calcular correctamente, debe prestar atención a que 1 kgf / cm2 = 1 atmósfera; 10 metros de columna de agua = 1 kgf / cm2 = 1atm; 5 metros de columna de agua = 0,5 kgf / cm2 y = 0,5 atm, etc. Los números fraccionarios en la calculadora en línea se ingresan mediante un punto (por ejemplo: 3.5 en lugar de 3.5)

Ingrese los parámetros para el cálculo:

¿Qué factores afectan la permeabilidad del líquido a través de la tubería?

Los criterios que influyen en el indicador descrito componen una larga lista. Éstos son algunos de ellos.

1. El diámetro interior que tiene la tubería.
2. El caudal, que depende de la presión en la línea.
3. Material tomado para la producción de surtido de tubos.

La determinación del caudal de agua a la salida de la línea se realiza en función del diámetro de la tubería, ya que esta característica, junto con otras, afecta el rendimiento del sistema. Además, al calcular la cantidad de fluido consumido, no se puede descontar el grosor de la pared, cuya determinación se realiza en función de la presión interna esperada.

Incluso se podría argumentar que solo la longitud de la red no afecta la definición de "geometría de tubería". Y la sección, la cabecera y otros factores juegan un papel muy importante.

Además, algunos parámetros del sistema tienen un efecto indirecto más que directo sobre el caudal. Esto incluye la viscosidad y la temperatura del medio bombeado.

Resumiendo un pequeño resumen, podemos decir que la determinación del ancho de banda le permite determinar con precisión tipo óptimo material para la construcción del sistema y hacer la elección de la tecnología utilizada para su montaje. De lo contrario, la red no funcionará de manera eficiente y requerirá frecuentes reparaciones de emergencia.

Cálculo del consumo de agua por diámetro tubo redondo depende de eso Talla... En consecuencia, en una sección más grande, durante un cierto período de tiempo, se realizará el movimiento de una cantidad significativa de líquido. Pero, realizando el cálculo y teniendo en cuenta el diámetro, no se puede descontar la presión.

Si consideramos este cálculo utilizando un ejemplo específico, resulta que pasará menos líquido a través de un orificio de 1 cm a través de un orificio de 1 cm que a través de una tubería que alcance una altura de un par de decenas de metros. Esto es natural, porque el nivel más alto de consumo de agua en el sitio alcanzará las tasas más altas a la presión máxima en la red y a los valores más altos de su volumen.

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Cálculos de sección según SNIP 2.04.01-85

En primer lugar, debe comprender que calcular el diámetro de una alcantarilla es un proceso de ingeniería complejo. Esto requerirá conocimiento especial... Pero, al realizar una construcción doméstica de una alcantarilla, a menudo el cálculo hidráulico sobre la sección se realiza de forma independiente.

Este tipo de cálculo de diseño del caudal de una alcantarilla se puede realizar de dos formas. El primero son los datos tabulares. Pero, refiriéndose a las tablas, necesita saber no solo cantidad exacta grifos, pero también recipientes para un juego de agua (bañeras, fregaderos) y otras cosas.

Solo si tiene esta información sobre el sistema de alcantarilla, puede usar las tablas proporcionadas por SNIP 2.04.01-85. Según ellos, el volumen de agua está determinado por la circunferencia de la tubería. Aquí está una de esas tablas:

Volumen exterior de surtido de tubos (mm)

La cantidad aproximada de agua que se obtiene en litros por minuto

Cantidad aproximada de agua, calculada en m3 por hora

Si se centra en las normas de SNIP, puede ver lo siguiente en ellas: el volumen diario de agua consumida por una persona no supera los 60 litros. Esto siempre que la casa no esté equipada con agua corriente y, en una situación con una vivienda cómoda, este volumen aumenta a 200 litros.

Definitivamente, estos datos de volumen que muestran el consumo son interesantes como información, pero el especialista en tuberías deberá determinar datos completamente diferentes: este es el volumen (en mm) y la presión interna en la línea. Esto no siempre se puede encontrar en la tabla. Y las fórmulas ayudan a encontrar esta información con mayor precisión.

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Ya está claro que las dimensiones de la sección transversal del sistema afectan el cálculo hidráulico del consumo. Para los cálculos domésticos, se utiliza la fórmula del flujo de agua, que ayuda a obtener el resultado, teniendo datos sobre la presión y el diámetro del producto de la tubería. Esta es la fórmula:

Fórmula para calcular la presión y el diámetro de la tubería: q = π × d² / 4 × V

En la fórmula: q muestra el caudal de agua. Se calcula en litros. d - el tamaño de la sección transversal de la tubería, se muestra en centímetros. Y V en la fórmula es la designación de la velocidad de movimiento de la corriente, se muestra en metros por segundo.

Si la red de suministro de agua se alimenta desde una torre de agua, sin la influencia adicional de la bomba de inyección, entonces la velocidad del flujo es de aproximadamente 0,7 - 1,9 m / s. Si se conecta algún dispositivo de bombeo, en el pasaporte hay información sobre el coeficiente de la presión creada y la velocidad de movimiento del flujo de agua.

Esta fórmula no es la única. Hay muchos más. Se pueden encontrar fácilmente en Internet.

Además de la fórmula presentada, debe tenerse en cuenta que las paredes internas de los productos de tubería tienen una gran importancia en la funcionalidad del sistema. Por ejemplo, productos de plástico diferir de superficie lisa que sus homólogos de acero.

Por estas razones, el coeficiente de resistencia del plástico es significativamente menor. Además, estos materiales no se ven afectados por formaciones corrosivas, lo que también tiene un efecto positivo en el rendimiento de la red de suministro de agua.

Determinación de la pérdida de carga

El cálculo del paso del agua se realiza no solo por el diámetro de la tubería, se calcula por caída de presión... Puede calcular las pérdidas utilizando fórmulas especiales. Qué fórmulas usar, cada uno decidirá por sí mismo. Para calcular los valores requeridos, puede utilizar diferentes opciones... No existe una única solución universal para este problema.

Pero antes que nada, debe recordarse que el lumen interno del paso de la estructura de plástico y metal-plástico no cambiará después de veinte años de servicio. Y el lumen interior del pasaje estructura metálica se volverá más pequeño con el tiempo.

Y esto conllevará la pérdida de algunos parámetros. En consecuencia, la velocidad del agua en la tubería en tales estructuras es diferente, porque el diámetro de la red nueva y antigua en algunas situaciones será notablemente diferente. El valor de resistencia en la línea también será diferente.

Además, antes de calcular los parámetros necesarios del paso de fluido, debe tener en cuenta que las pérdidas en el caudal del sistema de suministro de agua están asociadas con el número de vueltas, accesorios, transiciones de volumen, con la presencia válvulas de cierre y fuerza de fricción. Además, todo esto al calcular el caudal debe llevarse a cabo después de una cuidadosa preparación y mediciones.

Cálculo del consumo de agua. métodos simples no es fácil de realizar. Pero, con la más mínima dificultad, siempre puede buscar ayuda de especialistas o utilizar calculadora online... Entonces puede contar con el hecho de que el suministro de agua instalado o la red de calefacción funcionarán con la máxima eficiencia.

Video: cómo calcular el consumo de agua.

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