Empresas e residências consomem grandes quantidades de água. Esses indicadores digitais tornam-se não apenas evidências de um valor específico que indica o consumo.

Além disso, eles ajudam a determinar o diâmetro do sortimento de tubos. Muitas pessoas acreditam que é impossível calcular o fluxo de água com base no diâmetro e na pressão do tubo, uma vez que esses conceitos não têm nenhuma relação.

Mas a prática tem mostrado que não é assim. As capacidades de vazão da rede de abastecimento de água dependem de muitos indicadores, e o primeiro nesta lista será o diâmetro do sortimento de tubos e a pressão no cano principal.

Recomenda-se calcular a capacidade do tubo em função do seu diâmetro na fase de projeto da construção do gasoduto. Os dados obtidos determinam os principais parâmetros não apenas da casa, mas também da rodovia industrial. Tudo isso será discutido mais adiante.

Calcule a capacidade do tubo usando uma calculadora online

ATENÇÃO! Para calcular corretamente, é preciso observar que 1 kgf/cm2 = 1 atmosfera; 10 metros de coluna d'água = 1 kgf/cm2 = 1 atm; 5 metros de coluna d'água = 0,5 kgf/cm2 e = 0,5 atm, etc. Os números fracionários são inseridos na calculadora online através de um ponto (por exemplo: 3,5 e não 3,5)

Insira os parâmetros para cálculo:

Que fatores influenciam a permeabilidade do líquido através de uma tubulação?

Os critérios que influenciam o indicador descrito constituem uma grande lista. Aqui estão alguns deles.

1. O diâmetro interno que a tubulação possui.
2. A velocidade do fluxo, que depende da pressão na linha.
3. Material retirado para produção de sortimento de tubos.

A vazão de água na saída da rede é determinada pelo diâmetro da tubulação, pois essa característica, em conjunto com outras, afeta a vazão do sistema. Além disso, no cálculo da quantidade de líquido consumido, não se pode descontar a espessura da parede, que é determinada com base na pressão interna esperada.

Poderíamos até argumentar que a definição de “geometria do tubo” não é afetada apenas pelo comprimento da rede. E a seção transversal, a pressão e outros fatores desempenham um papel muito importante.

Além disso, alguns parâmetros do sistema têm um efeito indireto, em vez de direto, na vazão. Isto inclui a viscosidade e a temperatura do meio bombeado.

Resumindo, podemos dizer que a determinação do rendimento permite determinar com precisão o tipo ideal de material para a construção do sistema e escolher a tecnologia utilizada para sua montagem. Caso contrário, a rede não funcionará de forma eficiente e exigirá reparos de emergência frequentes.

Cálculo do consumo de água por diâmetro tubo redondo, depende da sua tamanho. Consequentemente, ao longo de uma secção transversal maior, uma quantidade significativa de líquido irá mover-se dentro de um determinado período de tempo. Mas ao fazer cálculos e levar em consideração o diâmetro, não se pode descontar a pressão.

Se considerarmos este cálculo usando um exemplo específico, verifica-se que menos líquido passará por um tubo de um metro de comprimento através de um orifício de 1 cm durante um determinado período de tempo do que através de um oleoduto que atinge uma altura de algumas dezenas de metros. Isso é natural, pois o maior nível de consumo de água no local atingirá os valores mais elevados na pressão máxima da rede e nos valores mais elevados do seu volume.

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Cálculos de seção de acordo com SNIP 2.04.01-85

Primeiro de tudo, você precisa entender que calcular o diâmetro de um bueiro é um processo complexo de engenharia. Isso exigirá conhecimento especial. Porém, ao realizar a construção doméstica de um bueiro, os cálculos hidráulicos da seção transversal são frequentemente realizados de forma independente.

Este tipo de cálculo de projeto da velocidade do fluxo para um bueiro pode ser realizado de duas maneiras. O primeiro são os dados tabulares. Mas, voltando-se para as tabelas, é preciso saber não só o número exato de torneiras, mas também de recipientes para coleta de água (banheiras, pias) e outras coisas.

Somente se você tiver essas informações sobre o sistema de bueiros, poderá utilizar as tabelas fornecidas pelo SNIP 2.04.01-85. Eles são usados ​​para determinar o volume de água com base na circunferência do tubo. Aqui está uma dessas tabelas:

Volume externo da variedade de tubos (mm)

Quantidade aproximada de água obtida em litros por minuto

Quantidade aproximada de água, calculada em m3 por hora

Se você focar nos padrões SNIP, poderá ver o seguinte neles - o volume diário de água consumido por uma pessoa não ultrapassa 60 litros. Isto desde que a casa não esteja equipada com água corrente e, numa situação de habitação confortável, este volume aumenta para 200 litros.

Claramente, esses dados de volume que mostram o consumo são interessantes como informação, mas um especialista em dutos precisará determinar dados completamente diferentes - este é o volume (em mm) e a pressão interna na linha. Isso nem sempre pode ser encontrado na tabela. E as fórmulas ajudam você a descobrir essas informações com mais precisão.

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Já está claro que as dimensões da seção transversal do sistema afetam o cálculo hidráulico do consumo. Para os cálculos domésticos, é utilizada uma fórmula de vazão de água, que ajuda a obter o resultado levando em consideração a pressão e o diâmetro do produto do tubo. Aqui está a fórmula:

Fórmula para cálculo com base na pressão e no diâmetro do tubo: q = π×d²/4 ×V

Na fórmula: q mostra o consumo de água. É calculado em litros. d é o tamanho da seção do tubo, é mostrado em centímetros. E V na fórmula é uma designação para a velocidade do fluxo, é mostrada em metros por segundo.

Se a rede de abastecimento de água for alimentada por uma torre de água, sem a influência adicional de uma bomba de pressão, a velocidade do fluxo será de aproximadamente 0,7 - 1,9 m/s. Se algum dispositivo de bombeamento estiver conectado, o passaporte do mesmo contém informações sobre o coeficiente de pressão gerado e a velocidade de movimento do fluxo de água.

Esta fórmula não é a única. Existem muitos mais. Eles podem ser facilmente encontrados na Internet.

Além da fórmula apresentada, deve-se destacar que as paredes internas dos produtos tubulares têm um enorme impacto na funcionalidade do sistema. Por exemplo, os produtos de plástico têm uma superfície mais lisa do que os seus homólogos de aço.

Por estas razões, o coeficiente de resistência do plástico é significativamente menor. Além disso, esses materiais não são afetados por formações corrosivas, o que também tem um efeito positivo no rendimento da rede de abastecimento de água.

Determinação da perda de carga

A passagem da água não é calculada apenas pelo diâmetro do tubo, é calculada por queda de pressão. As perdas podem ser calculadas usando fórmulas especiais. Quais fórmulas usar, cada um decidirá por si. Para calcular os valores necessários, você pode usar várias opções. Não existe uma solução única e universal para esta questão.

Mas antes de mais nada é preciso lembrar que a folga interna de passagem de uma estrutura plástica e metal-plástica não mudará após vinte anos de serviço. E a folga interna de passagem de uma estrutura metálica diminuirá com o tempo.

E isso implicará na perda de alguns parâmetros. Conseqüentemente, a velocidade da água na tubulação nessas estruturas é diferente, pois em algumas situações o diâmetro da rede nova e da antiga será visivelmente diferente. O valor da resistência na linha também será diferente.

Além disso, antes de calcular os parâmetros necessários para a passagem do líquido, é preciso levar em consideração que a perda de velocidade do fluxo de abastecimento de água está associada ao número de voltas, conexões, transições de volume, presença de válvulas de corte e força de atrito. Além disso, tudo isso no cálculo da vazão deve ser realizado após cuidadosa preparação e medições.

Calcular o consumo de água utilizando métodos simples não é fácil. Mas, se tiver a menor dificuldade, pode sempre recorrer a especialistas para obter ajuda ou utilizar uma calculadora online. Então poderá contar com que a rede de abastecimento de água ou aquecimento instalada funcionará com a máxima eficiência.

Vídeo - como calcular o consumo de água

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Presume-se que a velocidade do movimento da água nos tubos gravitacionais não seja inferior à velocidade do fluxo da água no rio.

São aceitos diâmetros de tubo padrão, arredondando para baixo os obtidos por cálculo. Com base no diâmetro aceito, é determinada a velocidade real no tubo gravitacional, que deve ser maior que a calculada. Esta velocidade é então verificada em níveis elevados de água, ou seja, inundação, quando, para garantir o mínimo de assoreamento, todo o fluxo passa por uma linha.

Diâmetro aceito de tubulações de gravidade D (em eu) deve ser verificado quanto a sedimentos finos isentos de lodo transportados através da tubulação em uma quantidade ρ (em kg/m3), tendo um tamanho hidráulico médio ponderado ω, m/s, de acordo com a fórmula (6) e na mobilidade do sedimento de tamanho d capturado na tubulação e arrastado pelo fundo, eu, de acordo com a fórmula (7)

(6)

onde V é a velocidade do fluxo de água nas linhas de gravidade, m/s;

u é a taxa de precipitação de partículas suspensas no fluxo; você≈0,07∙V m/s;

D – diâmetro das linhas de gravidade, eu;

A – parâmetro considerado igual a 7,5-10;

d – diâmetro da partícula, eu.

O diâmetro das linhas de captação de água por gravidade deve garantir a possibilidade de remoção hidráulica dos sedimentos nelas depositados.

Os tubos sifão podem ser utilizados nas tomadas de água das categorias II e III. Esses tubos, como observado anteriormente, são feitos de tubos de aço soldados; presume-se que seu número seja de pelo menos dois.

O diâmetro dos tubos sifão é determinado pela vazão durante o funcionamento normal da tomada de água e pela velocidade de movimento da água neles 0,7-1,2 m/s.

A maior quantidade de vácuo deve ser criada no ponto superior do sifão, onde está instalado um coletor de ar conectado a uma bomba de vácuo. A altura permitida do sifão, igual à diferença entre as cotas do seu ponto superior e o nível baixo da água (LW), é determinada em modo de emergência pela fórmula:

onde está o vácuo permitido no ponto mais alto do sifão, medido 0,6-0,7 mPa;

– perda de pressão ao longo do comprimento do sifão, desde o ponto de recepção até o coletor de ar, eu;

∑ξ – a soma dos coeficientes de resistência locais no sifão;

V é a velocidade do movimento da água no duto do sifão durante o modo de emergência, m/s;

h in – perda de pressão no ramo ascendente do sifão, eu.

Perda total de pressão na linha do sifão e no reservatório de água:

h=h em +һ n +һ resolver, eu(9)

onde h n – perda de pressão ao longo do comprimento e resistência local do sifão, eu;

h resolver – perda de pressão na rede, eu.

Perda de pressão nas grades 0,03-0,06 eu.

O cálculo é feito para as condições de funcionamento normal e emergencial da tomada d'água.

O diâmetro dos tubos de gravidade é determinado com UNV pela vazão em condições normais de operação da tomada de água e pela velocidade do movimento da água de 0,7...2,0 m/s (Tabela 14).A velocidade do movimento da água em tubulações de gravidade é considerado não inferior à velocidade do fluxo de água no rio com UNV. O número de condutas de água por gravidade deve ser pelo menos dois. Ao instalar tubulações de água por gravidade, baixando-as sob a água, são utilizados tubos de aço com isolamento reforçado.

As condutas de água são enterradas no fundo do rio em pelo menos 0,8-1,5 m em áreas navegáveis ​​para protegê-las de serem arrastadas pelo fluxo do rio, desgastadas pela areia e danificadas por âncoras de navios e jangadas. As tubulações de água não devem ter curvas fechadas, estreitamentos ou expansões. Podem ser colocados horizontalmente, com inclinação direta e reversa.

Diâmetro do tubo:

onde Q R- vazão calculada de uma seção igual a 0,8 m 3 /Com;

V Cálculo- velocidade de projeto.

Aceitamos de acordo com a faixa de tubos d facto=800 milímetros.

Velocidade real:

Na verdade, a velocidade em tubos gravitacionais deve atender a duas condições:

A) deve ser maior que o crítico, ou seja, a velocidade com que não ocorre assoreamento das tubulações transportadas por sedimentos:

Vf >V cr,

onde: - quantidade de sedimento, kg/m 3 ;

w - tamanho hidráulico médio ponderado, m/s;

d é o diâmetro do conduíte, m;

u é a taxa de precipitação de partículas suspensas no fluxo, m/s;

g - aceleração de queda livre, m/s 2 .

Vamos encontrar a velocidade do pipeline no modo de emergência:

Condição V f >V cré realizado porque 1,6>1,406.

b) deve ser maior que a taxa na qual o sedimento de tamanho de partícula D, m, é capturado na tubulação

Vamos escolher a seção 1-1 ao longo da superfície livre do líquido no tanque A, seção 2-2 - ao longo da superfície livre do líquido no tanque B (Fig. 7). O plano de comparação é compatível com a seção 2-2.

Figura 7 - Esquema de cálculo do diâmetro de uma tubulação gravitacional

Vamos criar a equação de Bernoulli para as seções 1-1 e 2-2:

Nesse caso:

Como os níveis nos tanques A e B são constantes, as pressões de velocidade são iguais a zero.

Substituindo todos os valores na equação de Bernoulli (7.1), obtemos:

Perda de cabeça:

Sob condições de estado estacionário, os níveis nos tanques são constantes, então o fluxo de líquido através da tubulação gravitacional é igual. Portanto, a velocidade média do fluido em uma tubulação gravitacional:

Substituindo a expressão (7.3) levando em consideração (7.4) em (7.2), obtemos:

Resolvemos a equação (7.5) utilizando o método gráfico-analítico. Dado o valor do diâmetro da tubulação gravitacional, construiremos um gráfico da dependência da pressão necessária

Número de Reynolds:

Consequentemente, o regime de fluxo é turbulento. Em seguida, o coeficiente de perda por atrito ao longo do comprimento é determinado usando a fórmula de Altschul:

onde: - rugosidade dos tubos de ferro fundido (usados).

Vamos calcular usando a fórmula (7.5) a pressão necessária para passar a vazão no valor do diâmetro da tubulação gravitacional:

Uma vez que o valor obtido é obtido, os valores subsequentes do diâmetro precisam ser reduzidos.

Vamos realizar cálculos semelhantes para vários outros valores de diâmetro. Resumimos os resultados do cálculo na Tabela 2.

Tabela 2 - Resultados do cálculo da pressão necessária

Com base nos dados da Tabela 2, construímos um gráfico de dependência (Fig. 8) e, com base no valor, determinamos o diâmetro da tubulação gravitacional.

Figura 8 – Gráfico de dependência

Conseguimos de acordo com o cronograma.

CONSTRUÇÃO DE CARACTERÍSTICAS DE REDE

Sob condições de operação em estado estacionário da instalação, quando a vazão no sistema de tubulação não muda ao longo do tempo, a pressão desenvolvida pela bomba é igual à pressão necessária da instalação

Então, de acordo com a fórmula (4.2), a pressão de instalação necessária é:

Pressão da rede:

Vamos construir uma característica de rede usando as dependências (8.1) e (8.2) e o método para determinar as perdas de pressão estabelecido no parágrafo 2.

Vamos pensar na despesa.

Vamos determinar as velocidades médias, o regime de fluxo e os coeficientes de resistência ao atrito para cada seção da tubulação.

Para diâmetro da linha de sucção:

Número de Reynolds:

Consequentemente, o regime de fluxo na linha de sucção é turbulento.

Para diâmetro da tubulação:

velocidade média do fluido:

Número de Reynolds:

Para diâmetro da tubulação:

velocidade média do fluido:

Número de Reynolds:

Conseqüentemente, o regime de fluxo em uma tubulação com diâmetro é turbulento.

Para diâmetro da tubulação:

velocidade média do fluido:

Número de Reynolds:

Conseqüentemente, o regime de fluxo em uma tubulação com diâmetro é turbulento.

Perda de pressão na linha de sucção

onde: - perda de pressão por atrito ao longo do comprimento;

Perdas de pressão locais;

e - respectivamente, o coeficiente de resistência ao atrito e a soma dos coeficientes de resistência local na linha de sucção.

Vamos determinar o coeficiente de resistência hidráulica usando a fórmula Altschul:

Para resistências locais da linha de sucção:

caixa de sucção com válvula de retenção com coeficiente de resistência;

válvula (quando totalmente aberta).

Nós temos:

Vamos calcular a perda de pressão na linha de sucção:

De forma semelhante, determinamos a perda de pressão na linha de descarga:

Como o regime de fluxo na linha de descarga é turbulento em todas as seções e a área de resistência hidráulica é transitória, determinaremos os coeficientes de resistência ao atrito usando a fórmula de Altschul:

Resistência local da linha de descarga:

duas curvas rotativas com coeficiente de resistência

válvula de controle com coeficiente de resistência

cotovelo giratório com coeficiente de arrasto

em uma seção de tubulação com diâmetro:

cotovelo giratório com coeficiente de arrasto

em uma seção de tubulação com diâmetro:

cotovelo giratório com coeficiente de arrasto

Medidor de vazão Venturi com coeficiente de arrasto

Vamos calcular a perda de pressão na linha de descarga:

Perdas totais de pressão na tubulação:

Pressão de instalação necessária:

Pressão da rede:

Vamos realizar cálculos para outras vazões. Resumimos os resultados do cálculo na Tabela 3.

tanque de bomba de tubulação de pressão

Tabela 3 - Resultados do cálculo para construção das características da rede

Os cálculos hidráulicos de tubulações de fluxo livre (gravidade) são baseados na condição de manter o movimento constante e uniforme da água nas tubulações de acordo com duas fórmulas básicas:

• fórmula de continuidade de fluxo

• Fórmula Chezy

onde q é o fluxo de líquido, m 3 /s; ω – área de seção livre, m2; V—velocidade do fluido, m/s; R—raio hidráulico, m; i é a inclinação hidráulica (igual à inclinação do tubo em movimento constante e uniforme); C é o coeficiente de Chezy, dependendo do raio hidráulico e da rugosidade da superfície molhada da tubulação, m 0,5/s.

A principal dificuldade na realização de cálculos hidráulicos é a determinação do coeficiente de Chezy.

Vários pesquisadores propuseram suas próprias fórmulas universais (dependências empíricas ou semi-empíricas), que de uma forma ou de outra descrevem a dependência do coeficiente de Chezy no raio hidráulico, na rugosidade das paredes da tubulação e em outros fatores:

• fórmula de N, N. Pavlovsky:

onde n é a rugosidade relativa da parede do tubo; para determinar o expoente y, a fórmula é usada

y=2,5·√n-0,13-0,75·√R·(√n-0,1)

• A. Fórmula de Manning:

• fórmula de A.D. Altshul e V.A. Ludov para determinar y.

y=0,57-0,22 lgC

• fórmula de A. A. Karpinsky:

y=0,29-0,0021·C.

Com base nessas e em outras dependências semelhantes, foram construídas tabelas e nomogramas de cálculo hidráulico, que permitem aos engenheiros projetistas realizar cálculos hidráulicos de redes de gravidade e canais feitos de diversos materiais. Recomenda-se calcular dutos gravitacionais de fluxo livre usando a conhecida fórmula de Darcy-Weisbach:

i=λ/4R V 2 /2g

onde λ é o coeficiente de atrito hidráulico; g—aceleração gravitacional, m/s 2 .

O coeficiente de Chezy pode ser definido como:

Das fórmulas anteriormente observadas obtidas por pesquisadores nacionais, as mais testadas e mais consistentes com os dados experimentais são as fórmulas de N. N. Pavlovsky. A validade destas fórmulas foi confirmada e testada pela prática da engenharia, e não há dúvidas sobre a possibilidade de sua posterior utilização para o cálculo hidráulico de redes de escoamento livre feitas de cerâmica, concreto e tijolo, ou seja, aqueles materiais onde o coeficiente de rugosidade n é da ordem de 0,013-0,014, assim como os poliméricos certos fatores de correção.

As tendências actuais na utilização generalizada de novos tubos feitos de vários materiais (incluindo polímeros) durante a reparação e reconstrução de redes antigas levam a que a rede de drenagem das cidades se torne cada vez mais heterogénea de ano para ano, o que afecta as dificuldades de avaliação de indicadores hidráulicos, bem como dificuldade de operação, uma vez que métodos de manutenção adequados (por exemplo, limpeza, etc.) devem ser aplicados para cada trecho diferente da tubulação.

Para tubulações feitas de novos materiais, atualmente não há dependências hidráulicas estritas para mudanças nos coeficientes C e λ. Além disso, cada fabricante de novos tipos de tubos publica seus próprios critérios, às vezes tendenciosos, para avaliar a compatibilidade hidráulica de tubos feitos de vários materiais. . A tarefa fica ainda mais agravada quando existem muitos desses materiais e cada um deles encontra o seu nicho na reparação de redes. Como resultado, surge uma espécie de rede com “patches”. Isto não exclui o desequilíbrio hidráulico, ou seja, possíveis tendências negativas associadas a inundações nas junções de tubos ou a certas distâncias das junções.

Assim, para cada tipo de material de tubulação ou revestimento protetor, é desejável que o projetista tenha dependências unificadas para mudanças nas características hidráulicas, ou seja, os resultados de experimentos em escala real para determinar os coeficientes de Chezy, Darcy e outros parâmetros de tubos feitos de vários materiais. Assim, como conclusão, é necessário afirmar a importância da realização de estudos hidráulicos experimentais. Os valores experimentais do coeficiente de Chezy obtidos durante experimentos em um diâmetro podem ser um critério de similaridade hidráulica aproximada para a transição para outros diâmetros.