Calcolo idraulico di un gasdotto: metodi e metodi di calcolo + esempio di calcolo

Per un funzionamento sicuro e senza problemi della fornitura di gas, deve essere progettato e calcolato.È importante selezionare perfettamente i tubi per condutture di tutti i tipi di pressione, garantendo una fornitura stabile di gas ai dispositivi.

Per garantire che la selezione di tubi, raccordi e attrezzature sia il più accurata possibile, viene eseguito un calcolo idraulico della tubazione. Come farlo? Ammettilo, non sei troppo informato su questo problema, scopriamolo.

Ti offriamo la possibilità di familiarizzare con informazioni accuratamente selezionate e accuratamente elaborate sulle opzioni per la produzione di calcoli idraulici per i sistemi di gasdotti. L'utilizzo dei dati che presentiamo garantirà che i dispositivi vengano forniti con carburante blu con i parametri di pressione richiesti. I dati attentamente verificati si basano sulle norme della documentazione normativa.

L'articolo descrive in modo molto dettagliato i principi e gli schemi per l'esecuzione dei calcoli. Viene fornito un esempio di esecuzione dei calcoli. Applicazioni grafiche e istruzioni video vengono utilizzate come utile aggiunta informativa.

Specifiche di calcolo idraulico

Qualsiasi calcolo idraulico eseguito è una determinazione dei parametri del futuro gasdotto. Questa procedura è obbligatoria, nonché una delle fasi più importanti della preparazione alla costruzione. Il funzionamento ottimale del gasdotto dipende dalla correttezza del calcolo.

Quando si esegue ciascun calcolo idraulico, viene determinato quanto segue:

• necessario diametro del tubociò garantirà un trasporto efficiente e stabile della quantità di gas richiesta;
• La perdita di pressione sarà accettabile quando si sposta il volume richiesto di carburante blu in tubi di un determinato diametro?

Le perdite di pressione si verificano a causa del fatto che esiste resistenza idraulica in qualsiasi gasdotto. Se calcolato in modo errato, può portare i consumatori a non avere abbastanza gas per il normale funzionamento in tutte le modalità o nei momenti di massimo consumo.

Questa tabella è il risultato di un calcolo idraulico effettuato tenendo conto dei valori indicati. Per eseguire i calcoli, dovrai inserire indicatori specifici nelle colonne.

Tale operazione è una procedura standardizzata dallo stato che viene eseguita secondo le formule e i requisiti stabiliti in SP42-101–2003.

Lo sviluppatore è tenuto a eseguire i calcoli. Come base vengono presi i dati sulle specifiche tecniche del gasdotto, che possono essere ottenuti dal fornitore di gas della propria città.

Gasdotti che richiedono calcoli

Lo Stato richiede che vengano eseguiti calcoli idraulici per tutti i tipi di condutture relative al sistema di approvvigionamento del gas. Poiché i processi che si verificano quando il gas si muove sono sempre gli stessi.

Questi gasdotti includono i seguenti tipi:

• bassa pressione;
• media, alta pressione.

I primi sono destinati al trasporto di carburante negli edifici residenziali, in tutti i tipi di edifici pubblici e nelle imprese domestiche.Inoltre, nei privati, nei condomini e nei cottage, la pressione del gas non deve superare i 3 kPa; nelle imprese domestiche (non industriali) questa cifra è più elevata e raggiunge i 5 kPa.

Il secondo tipo di gasdotti è destinato a fornire reti di tutti i tipi, a bassa e media pressione attraverso i punti di controllo del gas, nonché a fornire gas ai singoli consumatori.

Possono essere imprese industriali, agricole, varie imprese di pubblica utilità e anche indipendenti o annesse a edifici industriali. Ma negli ultimi due casi ci saranno notevoli restrizioni di pressione.

Gli esperti dividono condizionatamente i tipi di gasdotti sopra elencati nelle seguenti categorie:

• intra-casa, Nel negozio, ovvero trasportare il carburante blu all'interno di un edificio e consegnarlo alle singole unità e dispositivi;
• filiali abbonati, utilizzato per fornire gas da alcune reti di distribuzione a tutti i consumatori esistenti;
• distribuzione, utilizzato per fornire gas a determinati territori, ad esempio città, i loro singoli distretti e imprese industriali. La loro configurazione varia e dipende dalle caratteristiche del layout. La pressione all'interno della rete può essere qualsiasi specificata: bassa, media, alta.

Inoltre, vengono eseguiti calcoli idraulici per reti di gas con diversi numeri di stadi di pressione, di cui esistono molte varietà.

Pertanto, per soddisfare le esigenze, si possono utilizzare reti a doppio stadio, funzionanti con gas trasportato a bassa, alta pressione o bassa, media pressione. Hanno trovato applicazione anche reti a tre stadi e varie reti multistadio. Cioè, tutto dipende solo dalla disponibilità dei consumatori.

La resistenza idraulica è il motivo principale per cui è necessario eseguire questo tipo di calcolo. Inoltre, dipende anche dal materiale del tubo

Nonostante l'ampia varietà di opzioni per i gasdotti, i calcoli idraulici sono comunque simili. Poiché per la produzione vengono utilizzati elementi strutturali di materiali simili, gli stessi processi avvengono all'interno dei tubi.

Resistenza idraulica e suo ruolo

Come accennato in precedenza, la base per il calcolo è la presenza di resistenza idraulica in ciascun gasdotto.

Colpisce l'intera struttura della tubazione, nonché le sue singole parti, assiemi: raccordi a T, luoghi di significativa riduzione del diametro del tubo, valvole di intercettazione e varie valvole. Ciò porta ad una perdita di pressione nel gas trasportato.

La resistenza idraulica è sempre la somma di:

• resistenza lineare, cioè agente su tutta la lunghezza della struttura;
• resistenze locali che agiscono su ciascuna parte componente della struttura dove cambia la velocità di trasporto del gas.

I parametri elencati influenzano costantemente e in modo significativo le caratteristiche prestazionali di ciascun gasdotto. Pertanto, a causa di calcoli errati, si verificheranno ulteriori e significative perdite finanziarie dovute al fatto che il progetto dovrà essere rifatto.

Regole per eseguire i calcoli

Si è sopra precisato che la procedura per l'eventuale calcolo idraulico è regolata dal Codice delle Regole del profilo con il numero 42-101–2003.

Il documento indica che il modo principale per eseguire il calcolo è utilizzare a questo scopo un computer con programmi speciali che consentono di calcolare la perdita di pressione pianificata tra le sezioni del futuro gasdotto o il diametro del tubo richiesto.

Qualsiasi calcolo idraulico viene eseguito dopo aver creato uno schema di calcolo che include gli indicatori principali. Inoltre, l'utente inserisce i dati noti nelle colonne appropriate

Se non esistono programmi di questo tipo o una persona ritiene che il loro utilizzo sia inappropriato, è possibile utilizzare altri metodi consentiti dal Codice delle regole.

Che include:

• il calcolo utilizzando le formule fornite nel SP è il metodo di calcolo più complesso;
• il calcolo utilizzando i cosiddetti nomogrammi è un'opzione più semplice rispetto all'utilizzo delle formule, perché non è necessario effettuare alcun calcolo, poiché i dati necessari sono indicati in un'apposita tabella e riportati nel Codice delle regole, e basta selezionarli .

Qualsiasi metodo di calcolo porta agli stessi risultati. Pertanto, il gasdotto di nuova costruzione sarà in grado di garantire una fornitura tempestiva e ininterrotta della quantità prevista di carburante anche durante le ore di massimo utilizzo.

Opzione di elaborazione PC

L'esecuzione del calcolo utilizzando un computer è la meno laboriosa: tutto ciò che è richiesto a una persona è inserire i dati necessari nelle colonne appropriate.

Pertanto, i calcoli idraulici vengono eseguiti in pochi minuti e questa operazione non richiede grandi conoscenze, necessarie quando si utilizzano le formule.

Per eseguirlo correttamente è necessario prendere dalle specifiche tecniche i seguenti dati:

• densità del gas;
• coefficiente di viscosità cinetica;
• temperatura del gas nella tua regione.

Le condizioni tecniche necessarie si ottengono presso l'ufficio comunale del gas della località in cui verrà costruito il gasdotto.In realtà, la progettazione di qualsiasi pipeline inizia con la ricezione di questo documento, poiché contiene tutti i requisiti di base per la sua progettazione.

L'uso di programmi speciali è il metodo più semplice di calcolo idraulico, eliminando la ricerca e lo studio di formule per i calcoli

Successivamente, lo sviluppatore deve scoprire il consumo di gas per ciascun dispositivo che si prevede di collegare al gasdotto. Ad esempio, se il carburante verrà trasportato in una casa privata, lì vengono spesso utilizzate stufe per cucinare, tutti i tipi di caldaie per il riscaldamento e i loro passaporti contengono sempre i numeri necessari.

Inoltre bisognerà conoscere il numero di bruciatori per ogni fornello che verrà collegato alla tubazione.

Nella fase successiva della raccolta dei dati necessari, vengono selezionate le informazioni sulla caduta di pressione nei siti di installazione di qualsiasi apparecchiatura: potrebbe trattarsi di un contatore, una valvola di intercettazione, una valvola di intercettazione termica, un filtro o altri elementi .

In questo caso, è facile trovare i numeri necessari: sono contenuti in una tabella speciale allegata al passaporto di ciascun prodotto. Il progettista deve tenere presente che deve essere specificata la caduta di pressione al massimo consumo di gas.

Dall'apposita tabella allegata alla scheda tecnica del prodotto è possibile reperire informazioni sulla perdita di pressione durante il collegamento dei dispositivi alla rete

Nella fase successiva, si consiglia di scoprire quale sarà la pressione del carburante blu nel punto di inserimento. Tali informazioni possono contenere le condizioni tecniche del gas della tua città, un diagramma precedentemente elaborato del futuro gasdotto.

Se la rete è composta da più tratti questi dovranno essere numerati e indicata la lunghezza effettiva.Inoltre, per ciascuno di essi, tutti gli indicatori variabili dovrebbero essere annotati separatamente: si tratta della portata totale di qualsiasi dispositivo che verrà utilizzato, della caduta di pressione e di altri valori.

Sarà richiesto un coefficiente di simultaneità. Tiene conto della possibilità di lavoro congiunto di tutti i consumatori di gas collegati alla rete. Ad esempio, tutti gli apparecchi di riscaldamento situati in un condominio o in una casa privata.

Tali dati vengono utilizzati da un programma di calcolo idraulico per determinare il carico massimo su qualsiasi sezione o intero gasdotto.

Per ogni singolo appartamento o casa non è necessario calcolare il coefficiente specificato, poiché i suoi valori sono noti e indicati nella tabella seguente:

Una tabella con coefficienti di simultaneità, i cui dati vengono utilizzati per qualsiasi tipo di calcolo. Basta selezionare la colonna corrispondente a uno specifico elettrodomestico e prendere il numero desiderato

Se in qualche struttura si prevede di utilizzare più di due caldaie, forni e scaldacqua con serbatoio di accumulo, l'indicatore di simultaneità sarà sempre 0,85. Questo è quello che dovrai indicare nella corrispondente colonna utilizzata per il calcolo del programma.

Successivamente dovresti indicare diametro del tubo, e avrai bisogno anche dei loro coefficienti di rugosità, che verranno utilizzati nella costruzione della pipeline. Questi valori sono standard e possono essere facilmente reperiti nel Regolamento.

Influenza del materiale del tubo sul calcolo

Per la costruzione di gasdotti è possibile utilizzare tubi realizzati solo con determinati materiali: acciaio, polietilene. In alcuni casi vengono utilizzati prodotti in rame. Presto sarà ampiamente utilizzato strutture metallo-plastiche.

Ogni tubo ha una rugosità, che porta ad una resistenza lineare, che influenza il processo di movimento del gas. Inoltre, questa cifra è significativamente più elevata per i prodotti in acciaio che per quelli in plastica.

Oggi le informazioni necessarie possono essere ottenute solo per tubi in acciaio e polietilene. Di conseguenza, la progettazione e i calcoli idraulici possono essere eseguiti solo tenendo conto delle loro caratteristiche, come richiesto dal relativo codice di condotta. Il documento contiene anche i dati necessari per il calcolo.

Il coefficiente di rugosità è sempre pari ai seguenti valori:

• per tutti i tubi in polietilene, nuovi o meno, - 0,007 cm;
• per prodotti in acciaio già utilizzati - 0,1 cm;
• per nuove strutture in acciaio - 0,01 cm.

Per tutte le altre tipologie di tubazioni tale indicatore non è indicato nel Codice di Comportamento. Pertanto, non dovrebbero essere utilizzati per la costruzione di un nuovo gasdotto, poiché gli specialisti di Gorgaz potrebbero richiedere degli adeguamenti. E anche questi sono costi aggiuntivi.

Calcolo della portata in un'area limitata

Se il gasdotto è costituito da sezioni separate, il calcolo della portata totale per ciascuna di esse dovrà essere eseguito separatamente. Ma questo non è difficile, poiché i calcoli richiederanno numeri già noti.

Definizione dei dati utilizzando il programma

Conoscendo gli indicatori iniziali, avendo accesso alla tabella di contemporaneità e alle schede tecniche di stufe e caldaie, si può iniziare il calcolo.

Per fare ciò, eseguire i seguenti passaggi (l'esempio è fornito per un gasdotto interno a bassa pressione):

1. Il numero di caldaie viene moltiplicato per la produttività di ciascuna di esse.
2. Il valore risultante viene moltiplicato per il coefficiente di simultaneità specificato utilizzando una tabella speciale per questo tipo di consumatore.
3. Il numero di fornelli destinati alla cottura viene moltiplicato per la produttività di ciascuno di essi.
4. Il valore ottenuto dopo l'operazione precedente viene moltiplicato per il coefficiente di contemporaneità prelevato da un'apposita tabella.
5. Si riepilogano gli importi risultanti per caldaie e stufe.

Manipolazioni simili vengono eseguite per tutte le sezioni del gasdotto. I dati ottenuti vengono inseriti nelle apposite colonne del programma con cui vengono eseguiti i calcoli. L'elettronica fa tutto il resto da sola.

Calcolo tramite formule

Questo tipo di calcolo idraulico è simile a quello sopra descritto, ovvero saranno necessari gli stessi dati, ma la procedura sarà lunga. Poiché tutto dovrà essere eseguito manualmente, inoltre, il progettista dovrà effettuare una serie di operazioni intermedie per poter utilizzare i valori ottenuti per il calcolo finale.

Dovrai anche dedicare molto tempo alla comprensione di molti concetti e problemi che una persona non incontra quando utilizza un programma speciale. La validità di quanto sopra potrà essere verificata familiarizzando con le formule da utilizzare.

Il calcolo tramite formule è complesso e quindi non accessibile a tutti. L'immagine mostra le formule per il calcolo delle perdite di carico nella rete ad alta, media e bassa pressione e del coefficiente di attrito idraulico

Nell'applicazione delle formule, come nel caso dei calcoli idraulici utilizzando un programma speciale, ci sono caratteristiche per gasdotti di bassa, media e, ovviamente, alta pressione. E vale la pena ricordarlo, poiché un errore comporta sempre costi finanziari significativi.

Calcoli mediante nomogrammi

Qualsiasi nomogramma speciale è una tabella che mostra una serie di valori, studiando i quali è possibile ottenere gli indicatori desiderati senza eseguire calcoli. Nel caso di calcoli idraulici, il diametro del tubo e lo spessore delle sue pareti.

I nomogrammi per il calcolo sono un modo semplice per ottenere le informazioni necessarie. È sufficiente fare riferimento alle linee che soddisfano le caratteristiche di rete specificate

Esistono nomogrammi separati per i prodotti in polietilene e acciaio. Nel calcolarli sono stati utilizzati dati standard, ad esempio la rugosità delle pareti interne. Pertanto, non devi preoccuparti della correttezza delle informazioni.

Esempio di calcolo

Viene fornito un esempio di esecuzione di calcoli idraulici utilizzando un programma per gasdotti a bassa pressione. Nella tabella proposta sono evidenziati in giallo tutti i dati che il progettista deve inserire autonomamente.

Questi sono elencati nel paragrafo precedente sui calcoli idraulici computerizzati. Questi sono la temperatura del gas, il coefficiente di viscosità cinetica e la densità.

In questo caso i calcoli vengono effettuati per caldaie e stufe, quindi è necessario specificare il numero esatto di bruciatori, che può essere 2 o 4. La precisione è importante, perché il programma selezionerà automaticamente il coefficiente di contemporaneità.

Nell'immagine sono evidenziate in giallo le colonne in cui gli indicatori devono essere inseriti dal progettista stesso. Di seguito la formula per il calcolo della portata in cantiere

Vale la pena prestare attenzione alla numerazione delle sezioni: non sono inventate indipendentemente, ma sono prese da un diagramma precedentemente redatto, dove sono indicati numeri simili.

Successivamente vengono annotate la lunghezza effettiva del gasdotto e la cosiddetta lunghezza calcolata, che è maggiore. Questo accade perché in tutte le zone dove è presente resistenza locale è necessario aumentare la lunghezza del 5-10%. Ciò viene fatto al fine di evitare una pressione del gas insufficiente tra i consumatori. Il programma esegue i calcoli in modo indipendente.

Il consumo totale in metri cubi, per il quale è prevista una colonna separata, in ciascun sito viene calcolato in anticipo. Se l'edificio è plurifamiliare allora è necessario indicare il numero degli alloggi, partendo dal valore massimo, come visibile nella colonna corrispondente.

È obbligatorio inserire nella tabella tutti gli elementi del gasdotto, durante il cui passaggio si perde pressione. L'esempio mostra una valvola di intercettazione termica, una valvola di intercettazione e un contatore. Il valore della perdita in ciascun caso è stato ricavato dal passaporto del prodotto.

Usando un programma puoi effettuare calcoli per tutti i tipi di gasdotti. L'immagine mostra i calcoli per una rete a media pressione

Il diametro interno del tubo è indicato secondo le specifiche tecniche, se l'azienda del gas ha delle esigenze, oppure da uno schema precedentemente redatto. In questo caso, nella maggior parte delle zone è prescritta una dimensione di 5 cm, poiché la maggior parte del gasdotto corre lungo la facciata e il gas locale della città richiede che il diametro non sia inferiore.

Se familiarizzi anche superficialmente con l'esempio fornito di esecuzione di un calcolo idraulico, è facile notare che, oltre ai valori inseriti da una persona, ce ne sono molti altri. Tutto questo è il risultato del programma, poiché dopo aver inserito i numeri nelle specifiche colonne evidenziate in giallo, il lavoro di calcolo per la persona è completato.

Cioè, il calcolo stesso avviene abbastanza rapidamente, dopodiché i dati ricevuti possono essere inviati per l'approvazione al dipartimento del gas della tua città.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Questo video permette di capire da dove iniziano i calcoli idraulici e da dove i progettisti ottengono i dati necessari:

Il seguente video mostra un esempio di un tipo di calcolo computerizzato:

Di seguito puoi vedere un esempio di calcolo utilizzando un programma per computer:

Per eseguire un calcolo idraulico utilizzando un computer, come consente il Codice delle regole del profilo, è sufficiente dedicare un po 'di tempo a familiarizzare con il programma e raccogliere i dati necessari.

Ma tutto ciò non ha alcun significato pratico, poiché l'elaborazione di un progetto è un procedimento molto più ampio e comprende molte altre questioni. In considerazione di ciò, la maggior parte dei cittadini dovrà chiedere aiuto a specialisti.

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