Cálculo del volumen de tuberías: principios de cálculo y reglas para realizar cálculos en litros y metros cúbicos.

Para encontrar la cantidad de líquido necesaria en un sistema de calefacción, a menudo es necesario resolver un problema aparte: calcular el volumen de una tubería con los parámetros dados.La fórmula de cálculo en sí es sencilla. Sin embargo, en la práctica, para obtener un resultado preciso, es necesario utilizarlo con cuidado.

Hablaremos sobre cómo calcular el volumen interno de un importante sistema de comunicación. En el artículo que presentamos, se analizan en detalle las opciones para realizar cálculos para tuberías y dispositivos de calefacción. Teniendo en cuenta nuestros consejos solucionarás rápidamente el problema.

Parámetros geométricos de tuberías.

Para determinar el volumen de una tubería, es necesario y suficiente conocer sólo dos de sus indicadores: la longitud y el diámetro interno (real). Es importante no confundir el último parámetro con el tamaño externo, que se proporciona para la correcta selección de accesorios y elementos de conexión.

Si se desconoce el espesor de la pared, se puede utilizar DN (diámetro interno del orificio) en lugar del diámetro interno calculado. Son aproximadamente iguales y el valor DN suele estar indicado en la marca, que se coloca en el exterior del producto.

La nomenclatura estándar de las tuberías de polipropileno contiene el diámetro exterior y el espesor de la pared en milímetros. Usando estos dos parámetros, puede calcular el diámetro interno.

Antes de intentar calcular el volumen de cualquier tubería, es necesario evitar un error común y reunir todos los parámetros en un único sistema de medición. El caso es que la longitud se suele expresar en metros y el diámetro en milímetros. La relación de estas dos unidades es la siguiente: 1 m = 1000 mm.

De hecho, es posible reducir los parámetros a valores intermedios: centímetros o decímetros. A veces esto es incluso conveniente, dado que en este caso el número de decimales o, por el contrario, ceros no será muy grande.

Relación entre unidades de volumen. Al convertir de un valor a otro, es necesario evitar errores en el número de ceros o, por el contrario, decimales.

Para tuberías no fabricadas en Rusia (y no para Rusia), el diámetro se puede expresar en pulgadas. En este caso es necesario volver a calcular, teniendo en cuenta que 1″ = 25,4 mm.

Fórmula para una sola tubería

Desde el punto de vista geométrico, la tubería es un cilindro circular recto.

El volumen de dicho objeto es igual al área de la sección transversal multiplicada por la longitud:

V = l * S

En eso:

• V – volumen (m³);
• yo – longitud (m);
• S – área de sección transversal (m²).

El área de la sección transversal de una tubería con forma de círculo con un diámetro conocido se calcula mediante la fórmula:

S = π * re² / 4

Aquí:

• π = 3,1415926;
• d – diámetro del círculo (m).

La fórmula final para el volumen de una tubería con diámetro interno y longitud conocidos será la siguiente:

V = π * l * d² / 4

Si la unidad de medida para la longitud y diámetro de la tubería es otro valor (dm, cm o mm), entonces el volumen se expresará en dm.³, cm³ o mm³ respectivamente.

Además, quería mostrarles una forma sencilla de medir el diámetro exterior de una tubería (D) sin pinzas. D = L/π, Dónde l - circunferencia:

Para calcular correctamente el volumen de tuberías, es necesario sustituir dos parámetros en una fórmula simple: longitud y diámetro interno. Cuanto más exactamente se midan o calculen, más preciso será el resultado.

Para calcular el volumen interno de una tubería, necesitará fórmulas geométricas simples, que se utilizan en la escuela en física, álgebra, química, geometría y otras materias.

Ejemplos aplicados de cálculos.

Los ejemplos específicos brindarán una gran ayuda para comprender los principios de los cálculos y la secuencia de acciones al realizar los cálculos, con los que los visitantes interesados ​​deben familiarizarse.

Tarea n.º 1: calcular el volumen de refrigerante necesario

Para una casa de campo de residencia temporal, debe calcular el volumen de propilenglicol comprado. refrigerante no se endurece a temperaturas de hasta -30°C. El sistema de calefacción consta de estufa encamisada de 60 litros, cuatro radiadores de aluminio de 8 tramos cada uno y 90 metros de tubería PN25 (20 x 3,4).

Las tuberías del estándar PN25 20 x 3,4 se utilizan con mayor frecuencia para organizar un pequeño circuito de calefacción con radiadores conectados en serie. Su diámetro interno es de 13,2 mm.

El volumen de líquido en la tubería debe calcularse en litros. Para hacer esto, debes tomar el decímetro como unidad de medida. Las fórmulas para convertir a partir de valores de longitud estándar son las siguientes: 1 m = 10 dm y 1 mm = 0,01 dm.

Se conoce el volumen de la camisa de la caldera. V₁ = 60 litros.

El pasaporte del radiador de aluminio Elegance EL 500 indica que el volumen de una sección es de 0,36 litros. Entonces V₂ = 4 * 8 * 0,36 = 11,5 litros.

Calculemos el volumen total de tuberías. Su diámetro interior d = 20 – 2 * 3,4 = 13,2 mm = 0,132 dm. Longitud yo = 90 m = 900 dm. Por eso:

V₃ = π * yo * d² / 4 = 3,1415926 * 900 * 0,132 * 0,132 / 4 = 12,3 dm³ = 12,3 litros.

Así, ahora podemos encontrar el volumen total:

V = V₁ + V₂ + V₃ = 60 + 11,5 + 12,3 = 83,8 litros.

El porcentaje de líquido en las tuberías con respecto a todo el sistema es sólo del 15%.Pero si la duración de las comunicaciones es grande o utilizan un sistema "piso calentado por agua", entonces la contribución de las tuberías al volumen total aumenta significativamente.

En las instalaciones industriales y agrícolas, a menudo se instalan radiadores de calefacción caseros, dispuestos como registros. Conociendo las dimensiones de las tuberías, puedes calcular su volumen.

Tarea número 2: calcular el volumen de un radiador casero

Veamos cómo calcular un radiador de calefacción casero clásico hecho de cuatro tubos horizontales de 2 m de largo. Primero hay que encontrar el área de la sección transversal. Puedes medir el diámetro exterior desde el final del producto.

Que sean 114 mm. Usando la tabla de parámetros estándar tubos de acero, encontramos el espesor de pared característico de este tamaño: 4,5 mm.

Calculemos el diámetro interno:

d = 114 – 2 * 4,5 = 105 mm.

Determinemos el área de la sección transversal:

S = π * d² / 4 = 8659 milímetros².

La longitud total de todos los fragmentos es de 8 m (8000 mm). Encontremos el volumen:

V = yo * S = 8000 * 8659 = 69272000 mm³.

El volumen de los tubos de conexión verticales se puede calcular de forma similar. Pero este valor se puede descuidar, ya que será menos del 0,1% del volumen total. radiador de calefacción.

El valor resultante no es informativo, así que convirtámoslo a litros. Como 1 dm = 100 mm, entonces 1 dm³ = 100 * 100 * 100 = 1000000 = 10⁶ milímetros³.

Es por eso V = 69272000 / 10⁶ = 69,3 dm³ = 69,3 litros.

Los grandes radiadores o sistemas de calefacción (que se instalan, por ejemplo, en granjas) requieren importantes volúmenes de refrigerante.

Por tanto, dado que será necesario calcular el volumen de tuberías en m³, entonces todas las dimensiones deberán convertirse inmediatamente a metros antes de sustituirlas en la fórmula.

Tarea número 3: cálculo de la longitud requerida de tuberías de PP

Puede obtener la longitud del fragmento utilizando una regla común o una cinta métrica.Se pueden descuidar las pequeñas curvas y combaduras de las tuberías de polímero, ya que no provocarán un error final grave.

Con tal curvatura de las tuberías de polímero, su longitud será significativamente mayor (10-15%) que la longitud de la sección a lo largo de la cual se colocan.

Para mantener la precisión, es mucho más importante determinar correctamente el principio y el final del fragmento:

• Al conectar una tubería a un tubo ascendente, la longitud debe medirse desde el comienzo del fragmento horizontal. No es necesario agarrar la parte adyacente de la contrahuella, ya que esto provocará una doble contabilización del mismo volumen.
• En la entrada de la batería, es necesario medir la longitud hasta sus tubos agarrando los grifos. No se tienen en cuenta al determinar el volumen del radiador según los datos de su pasaporte.
• En la entrada de la caldera, es necesario medir desde la camisa, teniendo en cuenta la longitud de las tuberías de salida.

Las curvas se pueden medir de forma simplificada: considere que discurren en ángulo recto. Este método es aceptable porque su contribución total a la longitud de las tuberías es insignificante.

Si tiene un diagrama de distribución del piso con calefacción, puede calcular la longitud de las tuberías de refrigerante de acuerdo con el plano con una cuadrícula de escala aplicada.

El volumen de un suelo cálido se calcula en función del metraje de las tuberías instaladas.

Si no hay datos de longitud o diagrama, pero se conoce el paso entre los tubos, entonces el cálculo se puede realizar mediante la siguiente fórmula aproximada (independientemente del método de instalación):

l = (n – k) * (m – k)/k

Aquí:

• norte – longitud de la sección del suelo calentado;
• metro – anchura de la sección del suelo calentado;
• k – paso entre tubos;
• yo – longitud final de los tubos.

A pesar de la pequeña sección transversal de los tubos que se utilizan para suelo calentado por agua, su longitud total conduce a un volumen importante de refrigerante contenido.

Por lo tanto, para proporcionar un sistema similar al de la figura anterior (longitud - 160 m, diámetro exterior - 20 mm), se necesitarán 26 litros de líquido.

Obtención del resultado mediante el método experimental.

En la práctica, surgen situaciones problemáticas cuando el sistema hidráulico tiene una estructura compleja o algunos de sus fragmentos están colocados de forma secreta. En este caso, resulta imposible determinar la geometría de sus partes y calcular el volumen total. Entonces la única salida es realizar un experimento.

Usar un colector y colocar tuberías debajo de una regla es un método avanzado para suministrar agua caliente en secreto a los radiadores de calefacción. Es imposible calcular con precisión la duración de las comunicaciones sin un plan.

Es necesario drenar todo el líquido, tomar algún tipo de recipiente medidor (por ejemplo, un balde) y llenar el sistema hasta el nivel deseado. El llenado se produce por el punto más alto: tanque de expansión de tipo abierto o válvula de liberación superior. Al mismo tiempo, todas las demás válvulas deben estar abiertas para evitar la formación de esclusas de aire.

Si el movimiento del agua a lo largo del circuito se realiza mediante una bomba, entonces es necesario dejarla funcionar durante una o dos horas sin calentar el refrigerante. Esto ayudará expulsar las bolsas de aire residuales. Después de esto, es necesario volver a agregar líquido al circuito.

Este método también se puede utilizar para partes individuales del circuito de calefacción, por ejemplo, un suelo radiante. Para hacer esto, debe desconectarlo del sistema y "derramarlo" de la misma manera.

conclusiones

A pesar de que la red nos ofrece una gran selección de productos de software para calcular el volumen de refrigerante, existen tablas GOST para determinar el volumen interno de tuberías, es necesario conocer los principios de los cálculos "manuales".

Son necesarios para quienes construyen y reparan comunicaciones de forma independiente y para quienes utilizan los servicios de organizaciones de diseño y construcción. La información útil le ayudará a determinar el consumo de material antes de instalar el sistema, calcular con precisión la estimación y tener una idea de los próximos pagos operativos.

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