Cálculo hidráulico de una tubería de gas: métodos y métodos de cálculo + ejemplo de cálculo

Para un funcionamiento seguro y sin problemas del suministro de gas, debe diseñarse y calcularse. Es importante seleccionar perfectamente las tuberías para autopistas de todo tipo de presión, asegurando un suministro estable de gas a los dispositivos.

Para que la selección de tuberías, accesorios y equipos sea lo más precisa posible, se realiza el cálculo hidráulico de la tubería. ¿Cómo hacerlo? Admito, no estás muy versado en este asunto, entendamos.

Le ofrecemos familiarizarse con información meticulosamente seleccionada y procesada a fondo sobre las opciones para la producción de cálculo hidráulico para sistemas de tuberías de gas. El uso de los datos presentados por nosotros garantizará el suministro de combustible azul a los dispositivos con los parámetros de presión requeridos. Los datos cuidadosamente verificados se basan en las reglamentaciones de la documentación reglamentaria.

El artículo describe en detalle los principios y esquemas de computación. Se da un ejemplo de realización de cálculos. Como complemento informativo útil se utilizaron aplicaciones gráficas e instrucciones en video.

Los detalles del cálculo hidráulico.

Cualquier cálculo hidráulico realizado es una determinación de los parámetros del futuro gasoducto. Este procedimiento es obligatorio, así como una de las etapas más importantes de preparación para la construcción. La exactitud del cálculo determina si la tubería de gas funcionará de manera óptima.

Durante cada cálculo hidráulico, se determina lo siguiente:

• lo necesario diámetro de la tuberíaeso asegurará un transporte eficiente y estable de la cantidad correcta de gas;
• si las pérdidas de presión al mover el volumen requerido de combustible azul en tuberías de un diámetro dado serán aceptables.

Las pérdidas de presión ocurren debido al hecho de que en cualquier tubería de gas hay resistencia hidráulica. Con un cálculo incorrecto, puede llevar al hecho de que los consumidores no tendrán suficiente gas para el funcionamiento normal en todos los modos o en los momentos de su consumo máximo.

Esta tabla es el resultado de un cálculo hidráulico realizado teniendo en cuenta los puntos de ajuste. Para realizar los cálculos, debe ingresar indicadores específicos en las columnas.

Dicha operación es un procedimiento estandarizado por el estado que se realiza de acuerdo con las fórmulas, requisitos establecidos enSP 42-101-2003.

Los cálculos deben ser realizados por el desarrollador. Los datos sobre las condiciones técnicas de la tubería, que se pueden obtener en su suministro de gas, se toman como base.

Gasoductos que requieren liquidación

El estado requiere que se realicen cálculos hidráulicos para todos los tipos de tuberías relacionadas con el sistema de suministro de gas. Dado que los procesos que ocurren durante el movimiento del gas son siempre los mismos.

Los siguientes tipos de gasoductos incluyen:

• baja presión
• Media, alta presión.

Los primeros están diseñados para transportar combustible a instalaciones residenciales, todo tipo de edificios públicos, empresas nacionales. Además, en edificios privados de apartamentos, casas de campo, la presión de gas no debe exceder los 3 kPa, en las empresas domésticas (no productivas) esta cifra es mayor y alcanza los 5 kPa.

El segundo tipo de tuberías está diseñado para alimentar redes, todo tipo de baja, media presión a través de puntos de control de gas, así como para suministrar gas a consumidores individuales.

Esto puede ser industrial, agrícola, diversos servicios públicos e incluso independiente, o adjunto a edificios industriales. Pero en los últimos dos casos habrá restricciones de presión significativas.

Los tipos de gasoductos enumerados anteriormente se dividen convencionalmente en las siguientes categorías:

• casa, en la tienda, es decir, transportar combustible azul dentro de cualquier edificio y entregarlo a unidades individuales, dispositivos;
• sucursales de suscriptoresse utiliza para suministrar gas desde alguna red de distribución a todos los consumidores disponibles;
• distribuciónsolía suministrar gas a ciertos territorios, por ejemplo, ciudades, sus áreas separadas, empresas industriales. Su configuración es diferente y depende de las características del diseño. La presión dentro de la red puede ser cualquiera: baja, media, alta.

Además, el cálculo hidráulico se realiza para redes de gas con un número diferente de etapas de presión, de las cuales hay muchas variedades.

Por lo tanto, para satisfacer las necesidades, se pueden utilizar redes de dos etapas que funcionan con gas transportado a baja, alta presión o baja, media. Y también las redes de tres etapas y varias etapas múltiples han encontrado aplicación. Es decir, todo depende de la disponibilidad de los consumidores.

La resistencia hidráulica es la razón principal por la que es necesario realizar este tipo de cálculo. Además, depende del material de la tubería.

A pesar de la gran variedad de opciones de tuberías de gas, el cálculo hidráulico es similar en cualquier caso. Dado que los elementos estructurales con materiales similares se utilizan para la fabricación, y los mismos procesos ocurren dentro de las tuberías.

Resistencia hidráulica y su papel

Como se indicó anteriormente, la base para el cálculo es la presencia de resistencia hidráulica en cada tubería de gas.

Actúa en toda la construcción de la tubería, así como en sus partes individuales, nodos - tes, lugares para una reducción significativa en el diámetro de las tuberías, válvulas, varias válvulas. Esto conduce a la pérdida de presión por el gas transportado.

La resistencia hidráulica es siempre la suma de:

• resistencia lineal, es decir, que actúa a lo largo de toda la estructura;
• resistencias locales que actúan en cada componente de la estructura, donde hay un cambio en la velocidad del transporte de gas.

Los parámetros enumerados afectan de manera constante y significativa el rendimiento de cada gasoducto. Por lo tanto, como resultado de un cálculo incorrecto, se producirán pérdidas financieras adicionales e impresionantes debido al hecho de que el proyecto tendrá que rehacerse.

Reglas de cálculo

Se indicó anteriormente que el procedimiento para cualquier cálculo hidráulico está regulado por el Código de Reglas pertinente con un número42-101–2003.

El documento indica que la principal forma de cálculo es utilizar una computadora con programas especiales para este propósito, que le permite calcular la pérdida de presión planificada entre secciones de la futura tubería de gas o el diámetro deseado de la tubería.

Cualquier cálculo hidráulico se realiza después de crear un esquema de diseño que incluye los indicadores principales. Además, el usuario ingresa datos conocidos en las columnas correspondientes

Si no existen tales programas o una persona cree que su uso es inapropiado, puede aplicar otros métodos permitidos por el Código de Prácticas.

Que incluyen:

• el cálculo según las fórmulas dadas en la empresa conjunta es el método de cálculo más difícil;
• El cálculo mediante los llamados nomogramas es una opción más simple que el uso de fórmulas, ya que no tiene que hacer ningún cálculo, porque los datos necesarios se indican en una tabla especial y se proporcionan en el Código de Reglas, y solo necesita seleccionarlos.

Cualquiera de los métodos de cálculo conduce a los mismos resultados. Por lo tanto, el gasoducto de nueva construcción podrá proporcionar un suministro oportuno e ininterrumpido de la cantidad planificada de combustible incluso durante su uso máximo.

Opción informática para PC

Realizar un cálculo usando una computadora es lo que menos tiempo requiere: todo lo que se requiere de una persona es insertar los datos necesarios en las columnas apropiadas.

Por lo tanto, el cálculo hidráulico se realiza en unos pocos minutos, y para esta operación no requiere una gran cantidad de conocimiento, que es necesario cuando se usan fórmulas.

Para su correcta implementación, es necesario tomar los siguientes datos de las condiciones técnicas:

• densidad de gas;
• coeficiente de viscosidad cinética;
• temperatura del gas en su región.

Las condiciones técnicas necesarias se obtienen en la estación de servicio del asentamiento en el que se construirá el gasoducto. En realidad, con la recepción de este documento, comienza el diseño de cualquier tubería, ya que contiene todos los requisitos básicos para su diseño.

El uso de programas especiales es el método más simple de cálculo hidráulico, excluyendo la búsqueda y el estudio de fórmulas para cálculos.

A continuación, el desarrollador necesita conocer el flujo de gas para cada dispositivo que se planea conectar a la tubería de gas. Por ejemplo, si el combustible se transportará a una casa privada, entonces hay estufas más utilizadas para cocinar, todo tipo de calderas de calefacción, y sus números siempre contienen los números necesarios.

Además, necesita saber la cantidad de quemadores para cada estufa, que se conectarán a la tubería.

En la siguiente etapa de recopilación de los datos necesarios, se recopila información sobre la caída de presión en los sitios de instalación de cualquier equipo; esto puede ser un medidor, una válvula de cierre, una válvula de cierre térmico, un filtro y otros elementos.

En este caso, los números requeridos son fáciles de encontrar: están contenidos en una tabla especial adjunta al pasaporte de cada producto. El diseñador debe prestar atención al hecho de que la caída de presión debe indicarse con el consumo máximo de gas.

En la tabla especial adjunta a la hoja de datos del producto, puede encontrar información sobre la pérdida de presión al conectar dispositivos a la red

En la siguiente etapa, se recomienda averiguar cuál será la presión del combustible azul en el punto de inserción. Dicha información puede contener las condiciones técnicas de su gas, el esquema previamente elaborado del futuro gasoducto.

Si la red constará de varias secciones, deben estar numeradas e indicar la longitud real. Además, cada variable debe registrarse por separado: este es el consumo total de cualquier dispositivo que se utilizará, caída de presión, otros valores.

Sin falta, se necesitará un factor de simultaneidad. Tiene en cuenta la posibilidad de un trabajo conjunto de todos los consumidores de gas conectados a la red. Por ejemplo, todos los equipos de calefacción ubicados en un edificio de apartamentos o una casa privada.

Dichos datos son utilizados por el programa que realiza el cálculo hidráulico para determinar la carga máxima en cualquier sección o en toda la tubería de gas.

Para cada apartamento o casa individual, no es necesario calcular el coeficiente especificado, ya que sus valores son conocidos y se indican en la tabla a continuación:

Una tabla con coeficientes de simultaneidad, cuyos datos se utilizan para cualquier tipo de cálculo. Es suficiente seleccionar la columna correspondiente a un electrodoméstico específico y tomar el número deseado

Si en algún objeto se planea usar más de dos calderas de calefacción, hornos y calentadores de agua de almacenamiento, entonces el índice de simultaneidad siempre será 0.85. Lo cual deberá indicarse en la columna correspondiente utilizada para el cálculo del programa.

Siguiente debe indicar diámetro de la tubería, y también necesitará sus coeficientes de rugosidad, que se utilizarán en la construcción de la tubería. Estos valores son estándar y se pueden encontrar fácilmente en el Código de Conducta.

La influencia del material de la tubería en el cálculo.

Para la construcción de tuberías de gas, se pueden usar tuberías hechas solo de ciertos materiales: acero, polietileno. En algunos casos, se utilizan productos de cobre. Próximamente construcciones de metal y plástico.

Cada tubería tiene una rugosidad, lo que conduce a una resistencia lineal, que afecta el proceso de movimiento del gas. Además, esta cifra es significativamente mayor para los productos de acero que para el plástico.

Hoy en día, la información necesaria solo se puede obtener para tuberías de acero y polietileno. Como resultado, el diseño y el cálculo hidráulico solo se pueden realizar teniendo en cuenta sus características, lo cual es requerido por el Código de Prácticas pertinente. Y también en el documento se indican los datos necesarios para el cálculo.

El coeficiente de rugosidad siempre es igual a los siguientes valores:

• para todos los tubos de polietileno, nuevos o no, nuevos - 0.007 cm;
• para productos de acero ya utilizados - 0.1 cm;
• para nuevas estructuras de acero - 0.01 cm.

Para cualquier otro tipo de tubería, este indicador no está indicado en el Código de Prácticas. Por lo tanto, no deben usarse para la construcción de un nuevo gasoducto, ya que los especialistas de Gorgaz pueden requerir ajustes. Y esto es nuevamente un costo adicional.

Cálculo del flujo en un área limitada.

Si la tubería de gas consta de secciones separadas, entonces el cálculo del caudal total para cada una de ellas deberá realizarse por separado. Pero esto no es difícil, ya que los cálculos requerirán cifras ya conocidas.

Definición de datos usando un programa

Conociendo los indicadores iniciales, teniendo acceso a la tabla de simultaneidad y a las hojas de datos técnicos de estufas y calderas, puede proceder al cálculo.

Para hacer esto, se realizan las siguientes acciones (se da un ejemplo para una tubería de gas dentro de la casa de exactamente baja presión):

1. El número de calderas se multiplica por el rendimiento de cada una de ellas.
2. El valor obtenido se multiplica por el coeficiente de simultaneidad especificado por una tabla especial para este tipo de consumidor.
3. La cantidad de estufas destinadas a cocinar se multiplica por la productividad de cada una de ellas.
4. El valor obtenido después de la operación anterior se multiplica por el coeficiente de simultaneidad tomado de una tabla especial.
5. Se resumen las cantidades recibidas por calderas y estufas.

Se realizan manipulaciones similares para todas las secciones de la tubería. Los datos obtenidos se ingresan en las columnas correspondientes del programa con el que se realiza el cálculo. La electrónica hace todo lo demás.

Cálculo usando fórmulas

Este tipo de cálculo hidráulico es similar al descrito anteriormente, es decir, se requerirán los mismos datos, pero el procedimiento será largo. Como todo tendrá que hacerse manualmente, además, el diseñador deberá realizar una serie de operaciones intermedias para utilizar los valores obtenidos para el cálculo final.

Y también tendrá que dedicar mucho tiempo a comprender muchos conceptos, problemas que una persona no encuentra cuando usa un programa especial. Puede verificar la validez de lo anterior leyendo las fórmulas que se utilizarán.

El cálculo utilizando fórmulas es complejo, por lo tanto, no es accesible para todos. La imagen muestra las fórmulas para calcular la caída de presión en la red de alta, media y baja presión y el coeficiente de fricción hidráulica.

En la aplicación de las fórmulas, como en el caso del cálculo hidráulico utilizando un programa especial, existen características para tuberías de gas bajas, medias y, por supuesto, alta presion. Y vale la pena recordar esto, ya que un error está plagado de, y siempre, costos financieros impresionantes.

Cálculos de nomogramas

Cualquier nomograma especial es una tabla donde se indican una serie de valores, después de haber estudiado los indicadores necesarios sin realizar cálculos. En el caso del cálculo hidráulico, el diámetro de la tubería y el grosor de sus paredes.

Los nomogramas para el cálculo son una forma sencilla de obtener la información necesaria. Es suficiente referirse a las líneas correspondientes a las características dadas de la red.

Hay nomogramas separados para productos de polietileno y acero. Al calcularlos, se utilizaron datos estándar, por ejemplo, la rugosidad de las paredes internas. Por lo tanto, no puede preocuparse por la precisión de la información.

Ejemplo de cálculo

Se da un ejemplo de realización de cálculo hidráulico utilizando el programa para tuberías de gas de baja presión. En la tabla propuesta, todos los datos que el diseñador debe ingresar de forma independiente se resaltan en amarillo.

Se enumeran en el párrafo sobre cálculo hidráulico asistido por computadora anterior. Estos son la temperatura del gas, el coeficiente de viscosidad cinética, la densidad.

En este caso, el cálculo se realiza para calderas y estufas, por lo tanto, es necesario prescribir el número exacto de quemadores, que pueden ser 2 o 4. La precisión es importante, porque el programa seleccionará automáticamente el factor de simultaneidad.

En la imagen, las columnas en las que el propio diseñador debe ingresar los indicadores se resaltan en amarillo. A continuación se muestra una fórmula para calcular el caudal en el sitio

Vale la pena prestar atención a la numeración de las parcelas: no se inventa de forma independiente, sino que se toma de un esquema previamente elaborado, donde se indican números similares.

A continuación, se prescribe la longitud real de la tubería y el llamado estimado, que es mayor. Esto sucede porque en todas las áreas donde hay resistencia local, es necesario aumentar la longitud en un 5-10%. Esto se hace para excluir la presión de gas insuficiente de los consumidores.El programa realiza el cálculo por sí solo.

El flujo total en metros cúbicos, para el cual se proporciona una columna separada, se calcula por adelantado para cada sección. Si la casa tiene varias unidades, se debe indicar el número de viviendas y comenzar con el valor máximo, como se puede ver en la columna correspondiente.

Sin falta, todos los elementos de la tubería de gas se introducen en la mesa, durante el paso de los cuales se pierde presión. El ejemplo muestra una válvula de cierre térmico, una válvula de cierre y un contador. El valor de la pérdida en cada caso se tomó en el pasaporte del producto.

Con la ayuda de un programa, es posible hacer cálculos para todo tipo de gasoductos. En la imagen hay cálculos para la red de media presión.

El diámetro interno de la tubería se indica de acuerdo con las especificaciones técnicas, si el gas tiene algún requisito, o de un esquema previamente elaborado. En este caso, se prescribe en la cantidad de 5 cm en la mayoría de las secciones, porque la mayor parte de la tubería de gas corre a lo largo de la fachada, y la tubería de gas local requiere que el diámetro no sea menor.

Incluso si observa superficialmente el ejemplo dado de realizar el cálculo hidráulico, es fácil notar que, además de los valores ingresados ​​por una persona, hay una gran cantidad de otros. Todo esto es el resultado del programa, porque después de ingresar los números en las columnas específicas resaltadas en amarillo, el trabajo de cálculo finaliza para la persona.

Es decir, el cálculo en sí se lleva a cabo bastante rápido, después de lo cual los datos pueden enviarse para su aprobación al departamento de gas de la ciudad.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Este video permite comprender dónde comienza el cálculo hidráulico, dónde los diseñadores obtienen los datos necesarios de:

El siguiente video muestra un ejemplo de uno de los tipos de cálculo por computadora:

Además, puede ver un ejemplo de cálculo utilizando un programa de computadora:

Para realizar el cálculo hidráulico utilizando una computadora, como lo permite el Código de prácticas especializado, es suficiente dedicar un poco de tiempo a familiarizarse con el programa y recopilar los datos necesarios.

Pero todo esto no tiene importancia práctica, ya que la preparación del proyecto es un procedimiento mucho más largo e incluye muchos otros temas. En vista de esto, la mayoría de los ciudadanos tendrá que recurrir a especialistas para obtener ayuda.

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