¿cómo se calcula la resistencia de la tubería y otros

Al instalar tuberías domésticas, el cálculo no se lleva a cabo, ya que las tuberías estándar se utilizan para estos fines, cuya resistencia es suficiente para soportar la presión del agua, el gas, etc. Pero construir tuberías industriales sin un cálculo específico es peligroso en la mayoría de los casos, ya que esto puede llevar a rápida falla del sistema y otras consecuencias desagradables.

En este artículo analizaremos los conceptos básicos de cómo calcular la resistencia de una tubería, así como algunos otros parámetros que debe conocer antes de construir una estructura.

Calculo de fuerza

Debo decir que el cálculo de la resistencia de la tubería es necesario no solo para garantizar que la línea sea confiable. Esto también evitará gastos excesivos, ya que una resistencia excesiva llevará a costos de construcción más altos. Por lo tanto, el diseño no es menos importante en la etapa de construcción de la tubería que su instalación.

Entonces, este cálculo involucra la definición de varios parámetros básicos:

• Diámetro interno de la tubería en función del caudal del líquido transportado.;
• Diámetro interno en función de la resistencia hidráulica.;
• Espesor de la pared.

Cada parámetro está determinado por ciertas fórmulas, que examinaremos a continuación.

Cálculo del diámetro interno.

Determine el diámetro interno óptimo de la tubería a un caudal dado de fluido en la tubería y su flujo se puede hacer con las manos mediante la fórmula: D = 4Q3600v - Y m, donde:

• Q - Flujo de fluido, medido en mg / h.
• v - la tasa de flujo de fluido en la tubería, medida en m / s.
• y es la gravedad específica del fluido con los parámetros dados, medidos en kg / m3. Este valor se toma en los libros de referencia.

La velocidad de movimiento de varios líquidos y gases se determina mediante cálculos y también se confirma mediante experimentos prácticos. Por lo tanto, en los cálculos, puede utilizar los siguientes datos:

De la fórmula anterior se deduce que el diámetro de la sección transversal de la tubería depende de la velocidad de flujo del fluido. Cuanto más alto sea, más pequeño debe ser el área de flujo, respectivamente, los costos de construcción de la estructura también serán más bajos.

Resistencia hidraulica

Cuando un líquido o gas se mueve a través de una tubería, la resistencia necesariamente surge como resultado de la fricción del producto que se transporta contra las paredes de la tubería y varios obstáculos en el sistema. Esta resistencia se llama hidráulica. Cuanto mayor sea el caudal y la densidad del fluido, mayor será la resistencia hidráulica.

El diámetro de la tubería se puede determinar por una pérdida de presión dada.

Las instrucciones para realizar este cálculo son las siguientes: D =? L? P • y • v2g kgf / cm2, donde:

• ?p = P1-P2 es la pérdida de presión especificada o permitida entre el punto inicial y final de la tubería, medida en kgf / cm2.
• L es la longitud del tronco.
• ? - El coeficiente de resistencia hidráulica puede ser 0.02—0.04.
• g - aceleración de la gravedad, que es igual a 9.81 m / s.

Por supuesto, este cálculo nos permite determinar la pérdida de presión en una tubería recta. En cuanto a la determinación de este indicador de refuerzo y accesorios, se encuentra por pérdida de presión en una sección de tubería recta del diámetro correspondiente y con una longitud equivalente.

La longitud equivalente se denomina sección recta del tubo, cuya resistencia hidráulica es igual a la resistencia de la pieza conformada en otras condiciones iguales.

Espesor de la pared

El principal parámetro de la tubería, que afecta la resistencia, es el espesor de la pared.

Este indicador depende de varios factores:

• Presión interna y externa ejercida sobre la tubería;
• El diámetro de la tubería;
• El material del que está hecha la tubería y su resistencia a la corrosión.

La mayoría de las tuberías se ven afectadas solo por la presión interna. Las tuberías de vacío, así como los sistemas encamisados ​​destinados al calentamiento por vapor de productos de fácil endurecimiento o cristalización, están sujetos a presión externa.

El grosor de la pared de los tubos de acero, que se ven afectados por la sobrepresión interna, se determina mediante el cálculo de la resistencia y por la adición del espesor, que se asigna al desgaste por corrosión.

Para hacer esto, use la siguiente fórmula - S = Sp-C,

• Sp es el espesor calculado, medido en mm.
• C - aumento de la corrosión. Como regla general, es de 2-5 mm (para medios de agresividad media).

El espesor de pared calculado puede obtenerse mediante la siguiente fórmula: Sp = pDн230? Additional? + P mm, donde:

• p - exceso de presión interna en la tubería, kgf / cm2.
• Dí - diámetro exterior de la tubería.
• ?Dop: tensión permisible en la rotura, sgc / mm2. Este indicador puede determinarse mediante libros de referencia, dependiendo de la temperatura del fluido transportado y del grado de acero.
• ? - El coeficiente de resistencia de la soldadura. Si la tubería es sin costura, entonces el coeficiente? = 1. Para tuberías soldadas, esta cifra puede ser 0.6–0.8, según el tipo de soldadura y el tipo de soldadura.

Presta atencion Al instalar la tubería, así como en el caso de su reparación, es imposible instalar partes aleatorias separadas hechas de material no probado o desconocido, ya que esto puede provocar un accidente en el sistema.

Hay que decir que en el cálculo de tuberías, se presta atención no solo al grosor de las tuberías, sino también al propio material. Por ejemplo, si la temperatura a la que se operará el sistema es inferior a 450 grados Celsius, use tuberías de acero de grado 20.

Si la temperatura del producto transportado en el sistema es alta, elija el acero 12H1MF. Esto permite el uso de tuberías con paredes más delgadas. En consecuencia, el costo de la construcción depende del grosor de las paredes.

Estabilidad de la tubería

Cuando se calculan las carreteras además de la resistencia de la tubería, un parámetro importante es su estabilidad en la dirección longitudinal.

Este cálculo se realiza a partir de la condición - S? MNcr, donde

• S es la fuerza axial equivalente longitudinal en la sección transversal del sistema.
• m es el coeficiente de las condiciones de operación del sistema. Este valor está en la literatura de referencia.
• Ncr: fuerza longitudinal crítica en la que la tubería pierde estabilidad longitudinal. Este valor debe determinarse de acuerdo con las reglas existentes de la mecánica estructural, teniendo en cuenta la curvatura inicial del sistema, la presencia de lastre que fija la tubería y las características del suelo. En zonas húmedas también es necesario tener en cuenta el efecto hidrostático del agua.

Presta atencion La estabilidad longitudinal debe verificarse en busca de secciones curvas en el plano de la curva del tronco. En las secciones rectas, la estabilidad longitudinal de las secciones subterráneas debe verificarse en un plano vertical, asumiéndose que el radio de la curvatura inicial es 5000 m.

La fuerza axial equivalente longitudinal se debe determinar según las cargas de diseño y los impactos, teniendo en cuenta los movimientos transversales y longitudinales de la línea principal.

El cálculo se realiza de acuerdo con la siguiente fórmula:

S = 100 [(0,5-?)? Kc +? E? T] F

• ? - coeficiente de expansión lineal del material de la tubería;
• E - parámetro variable de elasticidad;
• ?t es la diferencia de diseño de temperatura;
• ?kc - tensiones anulares de la presión de diseño interna;
• F es el área de la sección transversal de la tubería.

Presta atencion Al determinar la estabilidad de las carreteras sobre el suelo, es necesario calcular los soportes de anclaje, los sistemas arqueados, los soportes colgantes de anclaje y otros elementos estructurales para la posibilidad de corte y inclinación.

Clases de resistencia de tubos de acero.

Para que después de realizar todos los cálculos necesarios de la resistencia de la tubería, fuera más fácil seleccionar las tuberías adecuadas, se introdujeron las clases de resistencia de las tuberías. En este caso, la resistencia de los productos se estima por la resistencia a la tracción del metal.

El grupo de resistencia de las tuberías se indica con la letra "K" y el valor estándar en kgf / mm2 de 34 a 65. Por ejemplo, tuberías de gas en las áreas de la banda central, teniendo en cuenta la temperatura ambiente promedio de aproximadamente 0 grados centígrados y una presión de operación del sistema de 5.4 MPa , estan hechas de tubos de la clase de resistencia K52.

En las condiciones del Lejano Norte, donde la temperatura promedio es de -20 grados Celsius y la presión de operación en el sistema es de 7.4 MPa, los ductos de gas están hechos de tuberías de clase de resistencia K55-K60.

Cálculo de la masa de la tubería.

En la mayoría de los casos, al calcular el sistema, puede ser necesario valorar la masa de las tuberías, por ejemplo, para correlacionarlo con la capacidad de carga de los soportes o simplemente para predecir los costos de transporte.

Sin embargo, para esto no es necesario calcular mediante un método matemático cuánto pesa una sección específica de una tubería, ya que la información de referencia contiene el peso exacto de un medidor de funcionamiento de varios tipos de tuberías.

Basta con conocer la siguiente información:

• Material de la tubería;
• Diámetro exterior;
• Grueso de pared, etc.

Una vez que se conozca el peso de un medidor de funcionamiento, este valor debe multiplicarse por el número de medidores de funcionamiento.

Area de superficie

Al instalar diferentes autopistas, es posible que deban aislarse, impermeabilizarse, pintarse, etc. Para hacer esto, debe determinar el área de la tubería, lo que le permitirá calcular la cantidad de material. Para realizar este cálculo, es necesario multiplicar la circunferencia de la sección exterior por la longitud de la tubería.

La fórmula para determinar el círculo es la siguiente: L =? D. La longitud del segmento de tubería se denota como H.

En este caso, el área de la circunferencia exterior de la tubería tendrá el siguiente aspecto: St =? DH m2, donde:

• St es el área de superficie de la tubería, que se mide en metros cuadrados.
• ? - El número de "pi", que siempre es igual a 3.14;
• D es el diámetro exterior;
• H - como se mencionó anteriormente, indica la longitud del tubo en metros.

Por ejemplo, hay un tubo de 5 metros de largo y 30 cm de diámetro. Su área de superficie es St =? DH = 3.14 * 0.3 * 5 = 4.71 metros cuadrados.

Sobre la base de las fórmulas anteriores, también es posible calcular el volumen de la tubería y el área de sus paredes internas. Para hacer esto, solo es necesario cambiar en los cálculos el valor del diámetro externo por el valor del interno. Todos estos parámetros pueden ser necesarios al instalar una tubería nacional.

Conclusión

Analizamos los conceptos básicos de cómo se calculan las tuberías para la resistencia y la estabilidad. Por supuesto, al instalar carreteras industriales, se lleva a cabo un diseño mucho más complicado, que implica una serie de otras acciones, por lo que este trabajo es realizado exclusivamente por profesionales. Sin embargo, al construir un sistema doméstico, todos los valores necesarios se pueden aprender de forma independiente.

Desde el video en este artículo, puede obtener más información sobre este tema.