Cálculo hidráulico de um gasoduto: métodos e métodos de cálculo + exemplo de cálculo

Para uma operação segura e sem problemas do suprimento de gás, ele deve ser projetado e calculado. É importante selecionar perfeitamente os tubos para as rodovias de todos os tipos de pressão, garantindo um fornecimento estável de gás aos dispositivos.

Para que a seleção de tubos, conexões e equipamentos seja a mais precisa possível, é realizado o cálculo hidráulico da tubulação. Como fazer isso? Admita, você não é muito versado nesse assunto, vamos entender.

Oferecemos a você o conhecimento de informações meticulosamente selecionadas e minuciosamente processadas sobre as opções para a produção de cálculo hidráulico para sistemas de gasodutos. A utilização dos dados apresentados por nós garantirá o fornecimento de combustível azul aos dispositivos com os parâmetros de pressão necessários. Os dados cuidadosamente verificados são baseados nos regulamentos da documentação regulamentar.

O artigo descreve em detalhes os princípios e esquemas da computação. Um exemplo de realização de cálculos é dado. Como uma adição informativa útil, usei aplicativos gráficos e instruções em vídeo.

As especificidades do cálculo hidráulico

Qualquer cálculo hidráulico realizado é uma determinação dos parâmetros do futuro gasoduto. Esse procedimento é obrigatório, além de uma das etapas mais importantes da preparação para a construção. A correção do cálculo determina se o gasoduto funcionará de maneira ideal.

Durante cada cálculo hidráulico, é determinado o seguinte:

• o necessário diâmetro do tuboque garantirá o transporte eficiente e estável da quantidade certa de gás;
• se as perdas de pressão ao mover o volume necessário de combustível azul em tubulações de um determinado diâmetro serão aceitáveis.

As perdas de pressão ocorrem devido ao fato de que em qualquer gasoduto há resistência hidráulica. Com um cálculo incorreto, isso pode levar ao fato de que os consumidores não terão gás suficiente para a operação normal em todos os modos ou nos momentos de seu consumo máximo.

Esta tabela é o resultado de um cálculo hidráulico realizado levando em consideração os pontos de ajuste. Para executar os cálculos, você precisará inserir indicadores específicos nas colunas.

Essa operação é um procedimento padronizado pelo estado que é executado de acordo com as fórmulas, requisitos estabelecidos noSP 42-101-2003.

Os cálculos devem ser realizados pelo desenvolvedor. Os dados sobre as condições técnicas do gasoduto, que podem ser obtidos no seu suprimento de gás, são tomados como base.

Gasodutos que requerem liquidação

O estado exige que os cálculos hidráulicos sejam realizados para todos os tipos de tubulações relacionadas ao sistema de suprimento de gás. Como os processos que ocorrem durante o movimento do gás são sempre os mesmos.

Os seguintes tipos de gasodutos incluem:

• baixa pressão;
• pressão média, alta.

Os primeiros são projetados para transportar combustível para instalações residenciais, todos os tipos de edifícios públicos, empresas domésticas. Além disso, em prédios de apartamentos particulares, casas de campo, a pressão do gás não deve exceder 3 kPa, nas empresas domésticas (não produção) esse número é maior e chega a 5 kPa.

O segundo tipo de oleoduto é projetado para alimentar redes, todos os tipos de baixa e média pressão através de pontos de controle de gás, além de fornecer gás para consumidores individuais.

Pode ser industrial, agrícola, várias utilidades e até independente, ou anexado a edifícios industriais. Mas nos últimos dois casos, haverá restrições significativas de pressão.

Os tipos de gasodutos listados acima são convencionalmente divididos nas seguintes categorias:

• casa, na lojaisto é, transportar combustível azul dentro de qualquer edifício e entregá-lo a unidades, dispositivos individuais;
• filiais de assinantesusado para fornecer gás de alguma rede de distribuição a todos os consumidores disponíveis;
• distribuiçãousado para fornecer gás a certos territórios, por exemplo, cidades, áreas separadas, empresas industriais. Sua configuração é diferente e depende dos recursos do layout. A pressão dentro da rede pode ser qualquer uma fornecida - baixa, média e alta.

Além disso, o cálculo hidráulico é realizado para redes de gás com um número diferente de estágios de pressão, dos quais existem muitas variedades.

Portanto, para atender às necessidades, podem ser usadas redes de dois estágios que funcionam com gás transportado em baixa, alta pressão ou baixa, média. E também redes de três estágios e várias etapas encontraram aplicação. Ou seja, tudo depende da disponibilidade dos consumidores.

A resistência hidráulica é a principal razão pela qual é necessário realizar esse tipo de cálculo. Além disso, depende do material do tubo.

Apesar da grande variedade de opções de gasodutos, o cálculo hidráulico é semelhante em qualquer caso. Como elementos estruturais com materiais semelhantes são usados ​​para a fabricação, e os mesmos processos ocorrem dentro dos tubos.

Resistência hidráulica e seu papel

Como indicado acima, a base para o cálculo é a presença de resistência hidráulica em cada gasoduto.

Ele atua em toda a construção da tubulação, bem como em suas partes individuais, nós, locais para uma redução significativa no diâmetro dos tubos, válvulas e várias válvulas. Isso leva à perda de pressão pelo gás transportado.

A resistência hidráulica é sempre a soma de:

• resistência linear, ou seja, atuando ao longo de todo o comprimento da estrutura;
• resistências locais atuando em cada componente da estrutura, onde há uma mudança na velocidade do transporte de gás.

Os parâmetros listados afetam constante e significativamente o desempenho de cada gasoduto. Portanto, como resultado de cálculos incorretos, perdas financeiras adicionais e impressionantes ocorrerão devido ao fato de o projeto precisar ser refeito.

Regras de cálculo

Foi indicado acima que o procedimento para qualquer cálculo hidráulico é regulado pelo Código de Regras relevante com um número42-101–2003.

O documento indica que a principal maneira de cálculo é usar um computador com programas especiais para esse fim, o que permite calcular a perda de pressão planejada entre as seções do futuro gasoduto ou o diâmetro desejado.

Qualquer cálculo hidráulico é realizado após a criação de um esquema de design que inclui os principais indicadores. Além disso, o usuário insere dados conhecidos nas colunas correspondentes

Se não houver tais programas ou se uma pessoa acreditar que seu uso é inadequado, você poderá aplicar outros métodos permitidos pelo Código de Prática.

Que incluem:

• o cálculo de acordo com as fórmulas dadas na joint venture é o método de cálculo mais difícil;
• O cálculo pelos chamados nomogramas é uma opção mais simples do que usar fórmulas, porque você não precisa fazer nenhum cálculo, porque os dados necessários estão listados em uma tabela especial e são fornecidos no Código de Regras, e você só precisa selecioná-los.

Qualquer um dos métodos de cálculo leva aos mesmos resultados. Portanto, o gasoduto recém-construído poderá fornecer fornecimento ininterrupto oportuno da quantidade planejada de combustível, mesmo durante seu uso máximo.

Opção de computação para PC

Executar um cálculo usando um computador é o menos demorado - tudo o que é necessário para uma pessoa é inserir os dados necessários nas colunas apropriadas.

Portanto, o cálculo hidráulico é realizado em alguns minutos e, para esta operação, não é necessário um grande estoque de conhecimento, necessário ao usar fórmulas.

Para sua correta implementação, é necessário coletar os seguintes dados das condições técnicas:

• densidade de gás;
• coeficiente de viscosidade cinética;
• temperatura do gás em sua região.

As condições técnicas necessárias são obtidas no posto de gasolina do assentamento em que o gasoduto será construído. Na verdade, com o recebimento deste documento, o design de qualquer pipeline é iniciado, pois contém todos os requisitos básicos para seu design.

O uso de programas especiais é o método mais simples de cálculo hidráulico, excluindo a pesquisa e o estudo de fórmulas para cálculos.

Em seguida, o desenvolvedor precisa conhecer o fluxo de gás de cada dispositivo planejado para ser conectado ao gasoduto. Por exemplo, se o combustível for transportado para uma casa particular, haverá fogões usados ​​com mais frequência para cozinhar, todos os tipos de caldeiras de aquecimento e seus números sempre conterão os números necessários.

Além disso, você precisa saber o número de queimadores para cada fogão, que serão conectados ao tubo.

No próximo estágio de coleta dos dados necessários, são coletadas informações sobre a queda de pressão nos locais de instalação de qualquer equipamento - pode ser um medidor, uma válvula de fechamento, uma válvula de fechamento térmico, um filtro e outros elementos.

Nesse caso, é fácil encontrar os números necessários - eles estão contidos em uma tabela especial anexada ao passaporte de cada produto. O projetista deve prestar atenção ao fato de que a queda de pressão deve ser indicada com o consumo máximo de gás.

Na tabela especial anexada à folha de dados do produto, você pode encontrar informações sobre perda de pressão ao conectar dispositivos à rede

No próximo estágio, recomenda-se descobrir qual será a pressão do combustível azul no ponto de inserção. Essas informações podem conter as condições técnicas de seu gás, o esquema previamente elaborado para o futuro gasoduto.

Se a rede consistir em várias seções, elas deverão ser numeradas e indicar o comprimento real. Além disso, cada variável deve ser registrada separadamente - este é o consumo total de qualquer dispositivo que será usado, queda de pressão, outros valores.

Sem falha, será necessário um fator de simultaneidade. Ele leva em consideração a possibilidade de trabalho conjunto de todos os consumidores de gás conectados à rede. Por exemplo, todos os equipamentos de aquecimento localizados em um prédio de apartamentos ou em uma casa particular.

Esses dados são usados ​​pelo programa que executa o cálculo hidráulico para determinar a carga máxima em qualquer seção ou em todo o gasoduto.

Para cada apartamento ou casa individual, o coeficiente especificado não precisa ser calculado, pois seus valores são conhecidos e estão indicados na tabela abaixo:

Uma tabela com coeficientes de simultaneidade, cujos dados são usados ​​para qualquer tipo de cálculo. Basta selecionar a coluna correspondente a um eletrodoméstico específico e pegar o número desejado

Se em algum objeto for planejado usar mais de duas caldeiras de aquecimento, fornos e aquecedores de água para armazenamento, o índice de simultaneidade será sempre 0,85. O qual precisará ser indicado na coluna correspondente usada para o cálculo do programa.

Em seguida deve indicar diâmetro do tubo, e você também precisará de seus coeficientes de rugosidade, que serão usados ​​na construção do pipeline. Esses valores são padrão e podem ser facilmente encontrados no Código de Conduta.

A influência do material do tubo no cálculo

Para a construção de gasodutos, podem ser usados ​​tubos feitos apenas de certos materiais: aço, polietileno. Em alguns casos, produtos de cobre são usados. Em breve construções de metal-plástico.

Cada tubo tem uma rugosidade, o que leva à resistência linear, o que afeta o processo de movimentação do gás. Além disso, esse número é significativamente mais alto para produtos de aço do que plástico

Hoje, as informações necessárias podem ser obtidas apenas para tubos de aço e polietileno. Como resultado, o projeto e o cálculo hidráulico podem ser realizados apenas levando em consideração suas características, o que é exigido pelo Código de Prática relevante. E também no documento são indicados os dados necessários para o cálculo.

O coeficiente de rugosidade é sempre igual aos seguintes valores:

• para todos os tubos de polietileno, novos ou não, novos - 0,007 cm;
• para produtos de aço já utilizados - 0,1 cm;
• para novas estruturas de aço - 0,01 cm.

Para qualquer outro tipo de tubo, esse indicador não é indicado no Código de Prática. Portanto, eles não devem ser usados ​​para a construção de um novo gasoduto, pois os especialistas da Gorgaz podem exigir ajustes. E isso é novamente um custo adicional.

Cálculo do fluxo em uma área limitada

Se o gasoduto consistir em seções separadas, o cálculo da vazão total de cada uma delas deverá ser realizado separadamente. Mas isso não é difícil, pois os cálculos exigirão números já conhecidos.

Definição de dados usando um programa

Conhecendo os indicadores iniciais, tendo acesso à tabela de simultaneidade e às fichas técnicas de fogões e caldeiras, você pode prosseguir com o cálculo.

Para fazer isso, são executadas as seguintes ações (um exemplo é dado para um gasoduto intra-residencial com pressão exatamente baixa):

1. O número de caldeiras é multiplicado pelo desempenho de cada uma delas.
2. O valor obtido é multiplicado pelo coeficiente de simultaneidade especificado por uma tabela especial para esse tipo de consumidor.
3. O número de fogões destinados ao cozimento é multiplicado pela produtividade de cada um deles.
4. O valor obtido após a operação anterior é multiplicado pelo coeficiente de simultaneidade obtido em uma tabela especial.
5. Os valores recebidos para caldeiras e fogões são resumidos.

Manipulações semelhantes são realizadas para todas as seções do pipeline. Os dados obtidos são inseridos nas colunas correspondentes do programa com o qual o cálculo é realizado. A eletrônica faz todo o resto.

Cálculo usando fórmulas

Esse tipo de cálculo hidráulico é semelhante ao descrito acima, ou seja, os mesmos dados serão necessários, mas o procedimento será demorado. Como tudo terá que ser feito manualmente, além disso, o projetista precisará executar várias operações intermediárias para usar os valores obtidos para o cálculo final.

E você também terá que dedicar muito tempo para entender muitos conceitos, problemas que uma pessoa não encontra ao usar um programa especial. Você pode verificar a validade do anterior, lendo as fórmulas a serem usadas.

O cálculo usando fórmulas é complexo e, portanto, não é acessível a todos. A figura mostra as fórmulas para o cálculo da queda de pressão na rede de alta, média e baixa pressão e o coeficiente de atrito hidráulico

Na aplicação das fórmulas, como no caso do cálculo hidráulico usando um programa especial, existem recursos para gasodutos de baixo, médio e, é claro, gás alta pressão. E isso vale lembrar, pois um erro é repleto de custos financeiros, e sempre impressionantes.

Cálculos de nomogramas

Qualquer nomograma especial é uma tabela na qual é indicada uma série de valores, tendo estudado os quais você pode obter os indicadores necessários sem realizar cálculos. No caso do cálculo hidráulico, o diâmetro do tubo e a espessura de suas paredes.

Os nomogramas para cálculo são uma maneira simples de obter as informações necessárias. Basta referir-se às linhas correspondentes às características da rede.

Existem nomogramas separados para produtos de polietileno e aço. Ao calculá-los, foram utilizados dados padrão, por exemplo, a rugosidade das paredes internas. Portanto, você não pode se preocupar com a precisão das informações.

Exemplo de cálculo

Um exemplo de como executar o cálculo hidráulico usando o programa para gasodutos de baixa pressão é dado. Na tabela proposta, todos os dados que o designer deve inserir independentemente são destacados em amarelo.

Eles estão listados no parágrafo sobre cálculo hidráulico auxiliado por computador acima. Estes são temperatura do gás, coeficiente de viscosidade cinética, densidade.

Nesse caso, o cálculo é realizado para caldeiras e fogões; portanto, é necessário prescrever o número exato de queimadores, que podem ser 2 ou 4. A precisão é importante, pois o programa seleciona automaticamente o fator de simultaneidade.

Na figura, as colunas nas quais o próprio designer deve inserir os indicadores são destacadas em amarelo. Abaixo está uma fórmula para calcular a taxa de fluxo no site

Vale a pena prestar atenção à numeração das parcelas - ela não é inventada independentemente, mas retirada de um esquema previamente elaborado, onde são indicados números semelhantes.

Em seguida, são prescritos o comprimento real do oleoduto e a chamada estimativa, que é maior. Isso acontece porque em todas as áreas onde há resistência local, é necessário aumentar o comprimento em 5-10%. Isso é feito para excluir a pressão insuficiente de gás dos consumidores.O programa executa o cálculo por conta própria.

O fluxo total em metros cúbicos, para o qual é fornecida uma coluna separada, é calculado antecipadamente para cada seção. Se a casa for multi-unit, o número de casas deve ser indicado e começando com o valor máximo, como pode ser visto na coluna correspondente.

Sem falha, todos os elementos do gasoduto são inseridos na tabela, durante a passagem da qual a pressão é perdida. O exemplo mostra uma válvula de corte térmico, uma válvula de corte e um contador. O valor da perda em cada caso foi obtido no passaporte do produto.

Com a ajuda de um programa, é possível fazer cálculos para todos os tipos de gasodutos. Na imagem são cálculos para redes de pressão média

O diâmetro interno do tubo é indicado de acordo com as especificações técnicas, se o gás tiver algum requisito, ou de um esquema previamente elaborado. Nesse caso, é prescrito na quantidade de 5 cm na maioria das seções, porque a maior parte do gasoduto corre ao longo da fachada e o gasoduto local exige que o diâmetro não seja menor.

Mesmo se você examinar superficialmente o exemplo dado de execução de cálculo hidráulico, é fácil perceber que, além dos valores inseridos por uma pessoa, há um grande número de outras. Isso é todo o resultado do programa, porque, depois de inserir os números nas colunas específicas destacadas em amarelo, o trabalho de cálculo é concluído para a pessoa.

Ou seja, o próprio cálculo ocorre rapidamente, após o qual os dados podem ser enviados para aprovação ao departamento de gás da cidade.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Este vídeo permite entender onde começa o cálculo hidráulico, onde os projetistas obtêm os dados necessários:

O vídeo a seguir mostra um exemplo de um dos tipos de cálculo por computador:

Além disso, você pode ver um exemplo de cálculo usando um programa de computador:

Para executar o cálculo hidráulico usando um computador, conforme permitido pelo Código de Prática especializado, basta gastar um pouco de tempo se familiarizando com o programa e coletando os dados necessários.

Mas tudo isso não tem significado prático, uma vez que a preparação do projeto é um procedimento muito mais demorado e inclui muitas outras questões. Em vista disso, a maioria dos cidadãos precisará recorrer a especialistas para obter ajuda.

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