Cálculo hidráulico para a seleção de tubulações: métodos

Redes de aquecimento, sistemas de aquecimento de edifícios, circuitos hidráulicos de máquinas, sistemas de drenagem, tubulações de água - todos esses objetos consistem em tubulações. As comunicações de engenharia criadas com base são os meios mais econômicos de transportar várias substâncias. O cálculo hidráulico de tubulações permite determinar os valores de muitas características na vazão máxima dos elementos de tubulação da tubulação.

O que é calculado

Este procedimento é realizado com relação aos seguintes parâmetros operacionais de comunicações de engenharia.

1. Caudal de fluido em segmentos individuais do abastecimento de água.
2. A vazão do meio de trabalho nos tubos.
3. O diâmetro ideal do suprimento de água, o que fornece uma queda de pressão aceitável.

Considere a metodologia para calcular esses indicadores em detalhes.

Consumo de água

Os dados sobre o consumo normativo de água por instalações hidráulicas individuais são indicados no apêndice ao SNiP 2.04.01-85. Este documento regula a construção de redes de esgoto e sistemas internos de abastecimento de água. O seguinte faz parte da tabela relevante.

tabela 1

Encanamento	Vazão total (água quente sanitária e água fria), litro / segundo	Consumo de água fria, litro / segundo
Sanita com válvula de água direta	1,4	1,4
Vaso sanitário com tanque para drenagem de água	0,10	0,10
Cabine de chuveiro (misturador)	0,12	0,08
Banho (misturador)	0,25	0,17
Pia (misturador)	0,12	0,08
Lavatório (misturador)	0,12	0,08
Lavatório (torneiras de água)	0,10	0,10
Torneira de rega	0,3	0,3

Se você pretende usar vários dispositivos ao mesmo tempo, o fluxo é adicionado. Portanto, no caso de o chuveiro estar trabalhando no primeiro andar com o uso simultâneo do vaso sanitário no segundo andar, é lógico adicionar o volume de consumo de água por ambos os consumidores - 0,12 + 0,10 = 0,22 litro / segundo.

Importante! A regra a seguir se aplica aos dutos de água de incêndio: para um jato, ele deve fornecer uma vazão de pelo menos 2,5 litros / s.

É bastante claro que durante o combate a incêndios, o número de jatos de um hidrante é determinado pela área e tipo de edifício. Para facilitar a referência, as informações sobre esse problema também estão disponíveis em forma de tabela.

mesa 2

Tipo de construção	Quantidade necessária de extinção de incêndio
Administração de empresas (volume de até 25.000 metros cúbicos)	1
Edifícios públicos (volume de até 25.000 metros cúbicos, mais de 10 andares)	2
Edifícios públicos (volume de até 25.000 metros cúbicos, até 10 andares)	1
Edifício de gerenciamento (volume de até 25.000 metros cúbicos, 10 e mais andares)	2
Edifício de administração (de 6 a 10 andares)	1
Edifício residencial (de 16 a 25 andares)	2
Edifício residencial (até 16 andares)	1

Quociente de vazão

Suponha que nos deparemos com a tarefa de calcular uma rede de suprimento de água sem saída em uma determinada vazão de pico através dela. O objetivo dos cálculos é determinar o diâmetro no qual será garantida uma vazão aceitável através da tubulação (de acordo com SNiPu - 0,7 - 1,5 m / s).

Nós aplicamos as fórmulas. O tamanho do gasoduto está relacionado à vazão da água e sua vazão pelas seguintes fórmulas:

S = π * R² Onde

S é a área da seção transversal do tubo.Unidade de medida - metro quadrado; π é o número irracional conhecido; R é o raio do diâmetro interno do tubo.

Unidade de medida - os mesmos metros quadrados.

Em uma nota! Para tubos de ferro fundido e aço, o raio é geralmente igual à metade do seu diâmetro nominal (DN). A maioria dos produtos tubulares de plástico tem um diâmetro externo nominal um passo maior que o diâmetro interno. Por exemplo, para um tubo de polipropileno com uma seção transversal interna de 32 milímetros, o diâmetro externo é de 40 milímetros.

A seguinte fórmula tem esta aparência:

W = V × S, em que

W - consumo de água em metros cúbicos; V - vazão da água (m / s); S - área seccional (metros quadrados).

Exemplo. Vamos calcular o oleoduto do sistema de extinção de incêndio para um jato, cujo fluxo de água é de 3,5 litros por segundo. No sistema SI, o valor desse indicador será: 3,5 l / s = 0,0035 m3 / s. Esse consumo por jato é normalizado para extinguir um incêndio dentro de armazéns e edifícios industriais, com um volume de 200 a 400 metros cúbicos e uma altura de até 50 metros.

Primeiro, tomamos a segunda fórmula e calculamos a área transversal mínima. Se a velocidade for de 3 m / s., Este indicador é igual a

S = W / V = ​​0,0035 / 3 = 0,0012 m2

Então o raio da seção interna do tubo será assim:

R = √S / π = 0,019 m.

Assim, o diâmetro interno da tubulação deve ser igual a um mínimo

Ext. = 2R = 0,038 m = 3,8 centímetros.

Se o resultado dos cálculos for um valor intermediário entre os valores padrão das dimensões dos produtos tubulares, o arredondamento será realizado para cima. Ou seja, neste caso, é adequado um tubo de aço padrão com DN = 40 mm.

Quão fácil é conhecer o diâmetro. Para realizar um cálculo rápido, você pode usar outra tabela que relacione diretamente o fluxo de água através da tubulação ao seu diâmetro nominal. É apresentado abaixo.

Tabela 3

Consumo, litro / s.	Controle remoto mínimo da tubulação, milímetros
10	50
6	40
4	32
2,4	25
1,2	20
0,6	15
0,20	10

 

Perda de pressão

O cálculo da perda de pressão em uma seção de uma tubulação de comprimento conhecido é bastante simples. Mas aqui você precisa usar uma quantidade razoável de variáveis. Você pode encontrar seus valores nos diretórios. E a fórmula é a seguinte:

P = b × L × (1 + K), em que

P - perda de pressão em metros de água. Essa característica é aplicável tendo em vista que a pressão da água em seu fluxo muda; b - declive hidráulico da tubulação; L é o comprimento da tubulação em metros; K é um coeficiente especial. Essa configuração depende do objetivo da rede.

Esta fórmula é bastante simplificada. Na prática, as quedas de pressão são causadas por válvulas e dobras nos tubos. Com as figuras que representam esse fenômeno nos acessórios, você pode se familiarizar estudando a tabela a seguir.

Quadro 4

	Equivalente ao comprimento da seção reta do oleoduto, metros
Diâmetro	300	250	200	150	125	100	80	65	50	40	32	25
Torneira aberta de 50%	60	60	60	45	30	30	15	15,0	15	15,0	15	15,0
Torneira aberta 75%	8	8	8	6	4	4	2	2	2	3	3	2
Torneira aberta 100%	2	2	2	1,5	1	1	0,50	0,50	0,5	0,5	0,50	0,5
Válvula de retenção	35	25	25	20	15	10	9	8	7	6	5	4
A válvula de retenção dobrável	45	30	30	25	20	15	12	10	9	8	7	6
Estreitamento cônico	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
Cotovelo de 90 graus	7	5	4	2,7	2,5	1,7	1,30	0,9	0,70	0,6	0,40	0,3
Curvatura de 90 graus	5,5	5	3	2	1,8	1,20	1	0,7	0,50	0,4	0,30	0,2

 

Alguns elementos da fórmula acima precisam ser comentados. As probabilidades são simples. Seus valores podem ser encontrados no SNiPa No. 2.04.01-85.

Quadro 5

Objetivo do abastecimento de água	Coeficiente
Combate a incêndio	0,15
Beber em casa	0,3
Combate a incêndio	0,1
Produção econômica e incêndio	0,2

 

Quanto ao conceito de "declive hidráulico", tudo é muito mais complicado.

Importante! Essa característica exibe a resistência exercida pelo tubo ao movimento da água.

A inclinação hidráulica é um derivado dos seguintes parâmetros:

• quociente de vazão. A dependência é diretamente proporcional, ou seja, a resistência hidráulica é maior, mais rápido o fluxo se move;
• diâmetro do tubo.Aqui a dependência já é inversamente proporcional: a resistência hidráulica aumenta com a diminuição da seção transversal do ramo de engenharia;
• rugosidade das paredes. Este indicador, por sua vez, depende do material do tubo (a superfície do HDPE ou do polipropileno é mais lisa que a do aço). Em alguns casos, um fator importante é a idade dos canos de água. Depósitos de calcário e ferrugem formados ao longo do tempo aumentam a rugosidade da superfície de suas paredes.

Usando a tabela Shevelev

Para resolver o problema associado à determinação da inclinação hidráulica usando uma calculadora, você pode usar completamente a tabela de cálculo hidráulico de tubulações de água desenvolvida por Shevelev F.A. Ele contém dados para diferentes diâmetros, materiais e taxas de fluxo. Além disso, a tabela contém alterações relacionadas a tubos antigos. Mas aqui um ponto deve ser esclarecido: as correções de idade não se aplicam a todos os tipos de produtos de tubos de polímero. A estrutura da superfície do polietileno comum ou reticulado, polipropileno e plástico metálico não muda durante todo o período de operação.

Devido ao grande volume da tabela Shevelev, não é prático publicá-la completamente. Abaixo está apenas um pequeno trecho deste documento para um tubo de plástico com um diâmetro de 16 milímetros.

Quadro 6

Velocidade, m / s	Taxa de fluxo litro / s	Inclinação hidráulica para um comprimento de tubulação de 1000 metros (1000i)
1,50	0,17	319,8
1,41	0,16	287,2
1,33	0,15	256,1
1,24	0,14	226,6
1,15	0,13	198,7
0,88	0,1	124,7
0,90	0,09	103,5
0,71	0,08	84

Ao analisar os resultados do cálculo da queda de pressão, deve-se ter em mente que a maioria das instalações hidráulicas exige a presença de uma certa pressão para a operação normal. O SNiP, adotado há 30 anos, fornece números para equipamentos já obsoletos. Modelos mais modernos de equipamentos domésticos e sanitários exigem, para operação normal, que a sobrepressão seja de pelo menos 0,3 kgf / cm2 (ou 3 metros de pressão). No entanto, como mostra a prática, é melhor colocar no cálculo um valor um pouco maior desse parâmetro - 0,5 kgf / cm2.

Exemplos

Para uma melhor assimilação das informações abaixo, é apresentado um exemplo de cálculo hidráulico de um suprimento de água de plástico. Os seguintes dados são aceitos como dados iniciais:

• diâmetro - 16,6 mm;
• comprimento - 27 metros;
• a vazão máxima de água admissível é de 1,5 m / s.

Em uma nota! Quando o sistema de abastecimento de água é comissionado, os testes são realizados com uma pressão igual a pelo menos o trabalhador multiplicado por um fator de 1,3. Nesse caso, o ato de teste hidráulico de uma ramificação específica da tubulação deve incluir marcas na pressão de teste, bem como na duração do trabalho de teste.

A inclinação hidráulica de um comprimento de 1000 metros é (tomamos o valor da tabela) 319.8. Mas como a fórmula para calcular a queda de pressão não deve ser substituída por 1000i, mas simplesmente i, esse indicador deve ser dividido por 1000. Como resultado, obtemos:

        319,8:1000=0,3198

Para o abastecimento doméstico de água potável, o coeficiente K é considerado igual a 0,3.

Depois de substituir esses valores, a fórmula ficará assim:

P = 0,3198 × 27 × (1 + 0,3) = 11,224 metros.

Assim, uma sobrepressão igual a 0,5 atmosfera será produzida no dispositivo hidráulico final a uma pressão na tubulação do sistema de abastecimento de água 0,5 + 1,122 = 1,622 kgf / cm2. E como a pressão na linha, em regra, não cai abaixo de 2,5 a 3 atmosferas, essa condição é bastante viável.

Cálculo hidráulico de tubulações de sistemas de aquecimento usando programas

O cálculo do aquecimento de uma casa particular é um procedimento bastante complicado. No entanto, programas especiais simplificam bastante. Hoje, uma seleção de vários serviços online desse tipo está disponível. A saída contém os seguintes dados:

• diâmetro requerido da tubulação;
• uma certa válvula usada para equilibrar;
• tamanhos de elementos de aquecimento;
• valores dos sensores de pressão diferencial;
• parâmetros de controle para válvulas termostáticas;
• configurações numéricas de peças reguladoras.

Programa co de Oventrop para a seleção de tubos de polipropileno. Antes de iniciá-lo, você deve determinar os itens de equipamento necessários e definir as configurações. No final dos cálculos, o usuário recebe várias opções para implementar o sistema de aquecimento. Eles iterativamente fazem alterações.

Este software de cálculo hidráulico permite selecionar elementos de tubo da linha do diâmetro desejado e determinar a taxa de fluxo do líquido de refrigeração. É um assistente confiável no cálculo de estruturas de tubo único e dois tubos. A conveniência do trabalho é uma das principais vantagens da Oventrop co. Este programa inclui blocos prontos e catálogos de materiais.

Programa HERZ CO: cálculo considerando o coletor. Este software está disponível gratuitamente. Ele permite que você faça cálculos independentemente do número de tubos. A HERZ CO ajuda a criar projetos para edifícios renovados e novos.

Nota! Há uma ressalva: a mistura de glicol é usada para criar estruturas.

O programa também se concentra no cálculo de sistemas de aquecimento de um e dois tubos. Com sua ajuda, a ação da válvula termostática é levada em consideração, e também são determinadas as perdas de pressão nos dispositivos de aquecimento e um indicador de resistência ao fluxo do transportador de calor.

Os resultados do cálculo são exibidos em forma gráfica e esquemática. HERZ CO tem uma função de ajuda. O programa possui um módulo que executa a função de pesquisar e localizar erros. O pacote de software conterá um catálogo de dados sobre aparelhos para aquecimento e válvulas.

Produto de software Instal-Therm HCR. Usando este software, os radiadores e o aquecimento da superfície podem ser calculados. Seu kit de entrega inclui o módulo Tece, que contém rotinas para projetar vários tipos de sistemas de abastecimento de água, digitalizar desenhos e calcular perdas de calor. O programa está equipado com vários catálogos que contêm acessórios, baterias, isolamento térmico e uma variedade de acessórios.

Programa de computador "TRANSIT". Este pacote de software permite o cálculo hidráulico multivariado de oleodutos nos quais existem estações de bombeamento intermediárias de óleo (doravante NPS). Os dados iniciais são:

• rugosidade absoluta dos tubos, pressão no final da linha e seu comprimento;
• elasticidade e viscosidade cinemática de vapores saturados de óleo e sua densidade;
• marca e número de bombas incluídas na estação principal e nas estações intermediárias;
• disposição dos tubos por diâmetro;
• perfil do pipeline.

O resultado do cálculo é apresentado na forma de dados sobre as características das seções de gravidade do tronco e a taxa de bombeamento. Além disso, o usuário recebe uma tabela mostrando o valor da pressão antes e depois de qualquer NPS.

Em conclusão, deve-se dizer que os métodos mais simples de cálculo foram dados acima. Profissionais usam esquemas muito mais complexos.