Las empresas y los hogares consumen grandes cantidades de agua. Estos indicadores digitales no se convierten solo en evidencia de un valor específico que indica el consumo.

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

Pero la práctica ha demostrado que no es así. Las capacidades de rendimiento de la red de suministro de agua dependen de muchos indicadores, y el primero en esta lista será el diámetro de la gama de tuberías y la presión en la tubería principal.

Se recomienda calcular la capacidad de la tubería dependiendo de su diámetro en la etapa de diseño de la construcción de la tubería. Los datos obtenidos determinan los parámetros clave no solo de la vivienda, sino también de la vía industrial. Todo esto se discutirá más a fondo.

Calcule la capacidad de la tubería usando una calculadora en línea

¡ATENCIÓN! Para calcular correctamente, hay que tener en cuenta que 1 kgf/cm2 = 1 atmósfera; 10 metros de columna de agua = 1 kgf/cm2 = 1 atm; 5 metros de columna de agua = 0,5 kgf/cm2 y = 0,5 atm, etc. Los números fraccionarios se ingresan en la calculadora en línea mediante un punto (Por ejemplo: 3,5 y no 3,5)

Introduzca los parámetros para el cálculo:

¿Qué factores influyen en la permeabilidad del líquido a través de una tubería?

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

1. El diámetro interior que tiene la tubería.
2. La velocidad del flujo, que depende de la presión en la línea.
3. Material tomado para la producción del surtido de tuberías.

El caudal de agua a la salida de la tubería principal está determinado por el diámetro de la tubería, ya que esta característica, junto con otras, afecta el rendimiento del sistema. Además, al calcular la cantidad de líquido consumido, no se puede descontar el espesor de la pared, que se determina en función de la presión interna esperada.

Incluso se podría argumentar que la definición de “geometría de la tubería” no se ve afectada únicamente por la longitud de la red. Y la sección transversal, la presión y otros factores juegan un papel muy importante.

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

En resumen, podemos decir que determinar el rendimiento le permite determinar con precisión el tipo óptimo de material para construir el sistema y elegir 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 su tamaño. En consecuencia, a lo largo de una sección transversal más grande, una cantidad significativa de líquido se moverá durante un cierto período de tiempo. Pero al realizar cálculos y tener en cuenta el diámetro, no se puede descontar la presión.

Si consideramos este cálculo usando un ejemplo específico, resulta que a través de un producto de tubería de un metro de largo a través de un orificio de 1 cm durante un cierto período de tiempo pasará menos líquido que a través de una tubería que alcanza 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 los valores más altos a la presión máxima en la red y a los valores más altos de su volumen.

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Cálculos de secciones según SNIP 2.04.01-85

En primer lugar, es necesario comprender que calcular el diámetro de una alcantarilla es un proceso de ingeniería complejo. Esto requerirá conocimientos especiales. Pero al realizar la construcción doméstica de una alcantarilla, los cálculos hidráulicos de la sección transversal a menudo se realizan de forma independiente.

Este tipo de cálculo de diseño de la velocidad del flujo para una alcantarilla se puede realizar de dos maneras. El primero son los datos tabulares. Pero, pasando a las tablas, es necesario saber no solo el número exacto de grifos, sino también los recipientes para recoger agua (bañeras, lavabos) y otras cosas.

Sólo si tiene esta información sobre el sistema de alcantarillado, podrá utilizar las tablas proporcionadas por SNIP 2.04.01-85. Se utilizan para determinar el volumen de agua en función de la circunferencia de la tubería. Aquí hay una de esas tablas:

Volumen externo de surtido de tuberías (mm)

Cantidad aproximada de agua obtenida en litros por minuto

Cantidad aproximada de agua, calculada en m3 por hora

Si nos centramos en los estándares SNIP, podemos ver en ellos lo siguiente: el volumen diario de agua consumido por una persona no supera los 60 litros. Esto siempre que la casa no esté equipada con agua corriente y, en una situación de vivienda confortable, este volumen aumenta a 200 litros.

Obviamente, estos datos de volumen que muestran el consumo son interesantes como información, pero un especialista en tuberías necesitará 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 le 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 al cálculo hidráulico del consumo. Para los cálculos domésticos se utiliza una fórmula de caudal de agua, que ayuda a obtener el resultado dada la presión y el diámetro de la tubería del producto. Aquí está la fórmula:

Fórmula de cálculo basada en la presión y el diámetro de la tubería: q = π×d²/4 ×V

En la fórmula: q muestra el consumo de agua. Se calcula en litros. d es el tamaño de la sección de la tubería, se muestra en centímetros. Y V en la fórmula es una designación de la velocidad de movimiento del flujo, se muestra en metros por segundo.

Si la red de suministro de agua funciona mediante una torre de agua, sin la influencia adicional de una bomba de presión, la velocidad del flujo es de aproximadamente 0,7 - 1,9 m/s. Si se conecta algún dispositivo de bombeo, entonces el pasaporte contiene información sobre el coeficiente de presión creado y la velocidad del 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, cabe señalar que las paredes internas de las tuberías tienen un gran impacto en la funcionalidad del sistema. Por ejemplo, los productos de plástico tienen una superficie más 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 paso del agua se calcula no solo por el diámetro de la tubería, sino que se calcula por caída de presión. Las pérdidas se pueden calcular mediante fórmulas especiales. Qué fórmulas utilizar, cada uno decidirá por sí mismo. Para calcular los valores requeridos, puede utilizar varias opciones. No existe una única solución universal para este problema.

Pero antes que nada hay que recordar que el espacio libre interno del paso de una estructura de plástico y metal-plástico no cambiará después de veinte años de funcionamiento. Y el espacio libre interno del paso de una estructura metálica se reducirá con el tiempo.

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

Además, antes de calcular los parámetros necesarios para el paso del líquido, es necesario tener en cuenta que la pérdida de velocidad del flujo de agua está asociada con el número de vueltas, accesorios, transiciones de volumen, la presencia de válvulas de cierre y la fuerza de fricción. . Además, todo esto a la hora de calcular el caudal debe realizarse después de una cuidadosa preparación y mediciones.

Calcular el consumo de agua mediante métodos sencillos no es fácil. Pero, si tienes la más mínima dificultad, siempre puedes acudir a especialistas en busca de ayuda o utilizar una calculadora online. Entonces puede contar con el hecho de que la red de suministro de agua o calefacción instalada funcionará con la máxima eficiencia.

Video: cómo calcular el consumo de agua.

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Se supone que la velocidad del movimiento del agua en las tuberías por gravedad no es menor que la velocidad del flujo del agua en el río.

Se aceptan diámetros de tubería estándar, redondeando hacia abajo los obtenidos mediante cálculo. A partir del diámetro aceptado se determina la velocidad real en la tubería de gravedad, que debe ser mayor que la calculada. Esta velocidad se controla luego en caso de niveles altos de agua, es decir, inundación, cuando, para asegurar una mínima sedimentación, todo el flujo pasa a través de una línea.

Diámetro aceptado de tuberías por gravedad D (en metro) debe verificarse para detectar sedimentos finos libres de sedimentos transportados a través de la tubería en una cantidad ρ (en kg/m3), que tiene un tamaño hidráulico promedio ponderado ω, m/seg, según la fórmula (6) y sobre la movilidad del sedimento de tamaño d capturado en la tubería y arrastrado por el fondo, metro, según la fórmula (7)

(6)

donde V es la velocidad del flujo de agua en líneas de gravedad, m/seg;

u es la tasa de precipitación de partículas suspendidas en el flujo; u≈0.07∙V m/seg;

D – diámetro de las líneas de gravedad, metro;

A – parámetro tomado igual a 7,5-10;

d – diámetro de partícula, metro.

El diámetro de las líneas de toma de agua por gravedad debe garantizar la posibilidad de eliminación hidráulica de los sedimentos depositados en ellas.

Se permite el uso de tuberías de sifón en tomas de agua de las categorías II y III. Estos tubos, como se señaló anteriormente, están hechos de tubos de acero soldados; se supone que su número es al menos dos.

El diámetro de las tuberías de sifón está determinado por el caudal durante el funcionamiento normal de la toma de agua y por la velocidad del movimiento del agua en ellas 0,7-1,2 m/seg.

La mayor cantidad de vacío debe crearse en el punto superior del sifón, en el que está instalado un colector de aire conectado a una bomba de vacío. La altura permitida del sifón, igual a la diferencia entre las elevaciones de su punto superior y el nivel bajo del agua (LW), se determina en modo de emergencia mediante la fórmula:

¿Dónde está el vacío permitido en el punto más alto del sifón, tomado 0,6-0,7? MPa;

– pérdida de presión a lo largo del sifón desde el punto de recepción hasta el colector de aire, metro;

∑ξ – la suma de los coeficientes de resistencia locales en el sifón;

V es la velocidad del movimiento del agua en el conducto del sifón durante el modo de emergencia, m/seg;

h in – pérdida de presión en la rama ascendente del sifón, metro.

Pérdida total de presión en la línea de sifón y receptor de agua:

h=h en +һ n +һ resolver, metro(9)

donde h n – pérdida de presión a lo largo y resistencia local del sifón, metro;

h resolver – pérdida de presión en la red, metro.

Pérdida de presión en rejillas 0,03-0,06 metro.

El cálculo se realiza para las condiciones de funcionamiento normal y de emergencia de la toma de agua.

El diámetro de las tuberías por gravedad se determina con UNV por el caudal en condiciones normales de funcionamiento de la toma de agua y por la velocidad del movimiento del agua de 0,7...2,0 m/s (Tabla 14). se considera no menor que la velocidad del flujo de agua en el río con el programa VNU. El número de conductos de agua por gravedad deberá ser al menos dos. Al colocar tuberías de agua por gravedad sumergiéndolas bajo el agua, se utilizan tuberías de acero con aislamiento reforzado.

Los conductos de agua están enterrados bajo el fondo del río al menos entre 0,8 y 1,5 m en áreas navegables para protegerlos de ser arrastrados por el flujo del río, erosionados por la arena y dañados por las anclas de barcos y balsas. Las tuberías de agua no deben tener curvas cerradas, estrechamientos o expansiones. Se pueden colocar en horizontal, con pendiente directa e inversa.

Diámetro de la tubería:

donde Q R- caudal calculado de una sección igual a 0,8 m 3 /Con;

V cálculo- velocidad de diseño.

Aceptamos según rango de tubería d. hecho=800 milímetros.

Velocidad real:

De hecho, la velocidad en tuberías por gravedad debe cumplir dos condiciones:

A) debe ser mayor que el crítico, es decir, la velocidad a la que no se produce la sedimentación de las tuberías transportadas por sedimentos:

Vf >V cr,

donde: - cantidad de sedimento, kg/m 3 ;

w - tamaño hidráulico promedio ponderado, m/s;

d es el diámetro del conducto, m;

u es la tasa de precipitación de partículas suspendidas en el flujo, m/s;

g - aceleración de caída libre, m/s 2 .

Encontremos la velocidad en la tubería en modo de emergencia:

Condición Vf >V cr se lleva a cabo porque 1,6>1,406.

b) debe ser mayor que la velocidad a la cual el sedimento de tamaño de partícula D, m, es capturado en la tubería

Elijamos la sección 1-1 a lo largo de la superficie libre del líquido en el tanque A, la sección 2-2 - a lo largo de la superficie libre del líquido en el tanque B (Fig. 7). El plano de comparación es compatible con la sección 2-2.

Figura 7 - Esquema para calcular el diámetro de una tubería por gravedad.

Creemos la ecuación de Bernoulli para las secciones 1-1 y 2-2:

En este caso:

Como los niveles en los tanques A y B son constantes, las presiones de velocidad son iguales a cero.

Sustituyendo todos los valores en la ecuación de Bernoulli (7.1), obtenemos:

Pérdida de cabeza:

En condiciones de estado estacionario, los niveles en los tanques son constantes, entonces el flujo de líquido a través de la tubería de gravedad es igual. Por lo tanto, la velocidad promedio del fluido en una tubería por gravedad:

Sustituyendo la expresión (7.3) teniendo en cuenta (7.4) en (7.2), obtenemos:

Resolvemos la ecuación (7.5) mediante el método gráfico-analítico. Dado el valor del diámetro de la tubería por gravedad, construiremos una gráfica de la dependencia de la presión requerida.

Número de Reynolds:

En consecuencia, el régimen de flujo es turbulento. Luego, el coeficiente de pérdida por fricción a lo largo de la longitud se determina utilizando la fórmula de Altschul:

donde: - rugosidad de las tuberías de hierro fundido (usadas).

Calculemos usando la fórmula (7.5) la presión requerida para pasar el caudal en el valor del diámetro de la tubería de gravedad:

Dado que se obtiene el valor obtenido, es necesario reducir los valores de diámetro posteriores.

Realicemos cálculos similares para otros valores de diámetro. Resumimos los resultados del cálculo en la Tabla 2.

Tabla 2 - Resultados del cálculo de la presión requerida

Con base en los datos de la Tabla 2, construimos un gráfico de dependencia (Fig. 8) y, con base en el valor, determinamos el diámetro de la tubería por gravedad.

Figura 8 - Gráfico de dependencia

Lo recibimos según cronograma.

CONSTRUCCIÓN DE CARACTERÍSTICAS DE LA RED

En condiciones de funcionamiento estable de la instalación, cuando el caudal en el sistema de tuberías no cambia con el tiempo, la presión desarrollada por la bomba es igual a la presión requerida de la instalación.

Entonces, según la fórmula (4.2), la presión de instalación requerida es:

Presión de red:

Construyamos una característica de la red utilizando las dependencias (8.1) y (8.2) y el método para determinar las pérdidas de presión establecido en el párrafo 2.

Pensemos en el gasto.

Determinemos las velocidades promedio, el régimen de flujo y los coeficientes de resistencia a la fricción para cada sección de la tubería.

Para diámetro de línea de succión:

Número de Reynolds:

En consecuencia, el régimen de flujo en la línea de succión es turbulento.

Para diámetro de tubería:

velocidad media del fluido:

Número de Reynolds:

Para diámetro de tubería:

velocidad media del fluido:

Número de Reynolds:

En consecuencia, el régimen de flujo en una tubería de diámetro es turbulento.

Para diámetro de tubería:

velocidad media del fluido:

Número de Reynolds:

En consecuencia, el régimen de flujo en una tubería de diámetro es turbulento.

Pérdida de presión en la línea de succión.

donde: - pérdida de presión debido a la fricción a lo largo;

Pérdidas de presión locales;

y - respectivamente, el coeficiente de resistencia a la fricción y la suma de los coeficientes de resistencia local en la línea de succión.

Determinemos el coeficiente de resistencia hidráulica utilizando la fórmula de Altschul:

Para resistencias locales de la línea de succión:

caja de succión con válvula antirretorno con coeficiente de resistencia;

válvula (cuando está completamente abierta).

Obtenemos:

Calculemos la pérdida de presión en la línea de succión:

De manera similar determinamos la pérdida de presión en la línea de descarga:

Dado que el régimen de flujo en la línea de descarga es turbulento en todas las secciones y el área de resistencia hidráulica es de transición, determinaremos los coeficientes de resistencia a la fricción utilizando la fórmula de Altschul:

Resistencia local de la línea de descarga:

dos curvas rotativas con coeficiente de resistencia

válvula de control con coeficiente de resistencia

codo giratorio con coeficiente de arrastre

en un tramo de tubería con diámetro:

codo giratorio con coeficiente de arrastre

en un tramo de tubería con diámetro:

codo giratorio con coeficiente de arrastre

Medidor de flujo Venturi con coeficiente de arrastre

Calculemos la pérdida de presión en la línea de descarga:

Pérdidas totales de presión en la tubería:

Presión de instalación requerida:

Presión de red:

Realicemos cálculos para otros caudales. Resumimos los resultados del cálculo en la Tabla 3.

tanque de bomba de tubería de presión

Tabla 3 - Resultados del cálculo para construir las características de la red.

Los cálculos hidráulicos de tuberías de flujo libre (gravedad) se basan en la condición de mantener un movimiento constante y uniforme del agua en las tuberías de acuerdo con dos fórmulas básicas:

• fórmula de continuidad del flujo

• fórmula chezy

donde q es el flujo de líquido, m 3 /s; ω—área de sección libre, m2; V: velocidad del fluido, m/s; R: radio hidráulico, m; i es la pendiente hidráulica (igual a la pendiente de la tubería en movimiento uniforme y constante); C es el coeficiente de Chezy, dependiendo del radio hidráulico y la rugosidad de la superficie mojada de la tubería, m 0,5 / s.

La principal dificultad para realizar cálculos hidráulicos es determinar el coeficiente de Chezy.

Varios investigadores han propuesto sus propias fórmulas universales (dependencias empíricas o semiempíricas), que en un grado u otro describen la dependencia del coeficiente de Chezy del radio hidráulico, la rugosidad de las paredes de la tubería y otros factores:

• fórmula de N, N. Pavlovsky:

donde n es la rugosidad relativa de la pared de la tubería; para determinar el exponente y, se utiliza la fórmula

y=2.5·√n-0.13-0.75·√R·(√n-0.1)

• A. Fórmula de Manning:

• Fórmula de A.D. Altshul y V.A. Ludov para determinar y.

y=0,57-0,22 lgC

• fórmula de A. A. Karpinsky:

y=0,29-0,0021·C.

A partir de estas y otras dependencias similares se han construido tablas de cálculo hidráulico y nomogramas que permiten a los ingenieros de diseño realizar cálculos hidráulicos de redes de gravedad y canales de diversos materiales. Se recomienda calcular las tuberías de gravedad de flujo libre utilizando la conocida fórmula de Darcy-Weisbach:

i=λ/4RV2/2g

donde λ es el coeficiente de fricción hidráulica; g—aceleración gravitacional, m/s 2 .

El coeficiente de Chezy se puede definir como:

De las fórmulas obtenidas por investigadores nacionales mencionadas anteriormente, las más probadas y las que mejor se corresponden con los datos experimentales son las fórmulas de N. N. Pavlovsky. La validez de estas fórmulas ha sido confirmada y probada por la práctica de la ingeniería, y no hay duda sobre la posibilidad de su uso posterior para el cálculo hidráulico de redes de flujo libre de cerámica, hormigón y ladrillo, es decir, aquellos materiales donde el coeficiente de rugosidad n es del orden de 0,013-0,014, así como los poliméricos ciertos factores de corrección.

Las tendencias actuales en el uso generalizado de nuevas tuberías hechas de diversos materiales (incluidos polímeros) durante la reparación y reconstrucción de redes antiguas llevan al hecho de que la red de drenaje de las ciudades se vuelve cada vez más heterogénea de año en año, lo que afecta las dificultades de evaluar los indicadores hidráulicos, así como la dificultad de operación, ya que se deben aplicar métodos de mantenimiento adecuados (por ejemplo, limpieza, etc.) para cada tramo diferente de la tubería.

Para las tuberías hechas de nuevos materiales, actualmente no existen dependencias hidráulicas estrictas para los cambios en los coeficientes C y λ. Además, cada fabricante de nuevos tipos de tuberías publica sus propios criterios, a veces sesgados, para evaluar la compatibilidad hidráulica de las tuberías hechas de diversos materiales. . La tarea se complica aún más cuando existen muchos materiales de este tipo y cada uno de ellos encuentra su lugar en la reparación de redes. Como resultado, aparece una especie de red con “parches”. Esto no excluye el desequilibrio hidráulico, es decir, posibles tendencias negativas asociadas con inundaciones en los cruces de tuberías o a ciertas distancias de los cruces.

Por lo tanto, para cada tipo de material de tubería o revestimiento protector, es deseable que el diseñador tenga dependencias unificadas para los cambios en las características hidráulicas, es decir, los resultados de experimentos a gran escala para determinar los coeficientes de Chezy, Darcy y otros parámetros de las tuberías fabricadas. de diversos materiales. De allí que como conclusión es necesario señalar la importancia de realizar estudios hidráulicos experimentales. Los valores experimentales del coeficiente de Chezy obtenidos durante los experimentos en un diámetro pueden ser un criterio de similitud hidráulica aproximada para la transición a otros diámetros.