Menú Datos\Generales...\Opciones de cálculo hidráulico

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Descripción

La definición de estas opciones sirve para establecer los principios sobre los que el programa diseñará esta instalación:

Esta ventana contiene los siguientes subgrupos:

• Cálculo hidráulico de tuberías.
• Cálculo de pérdidas en accesorios.
• Dimensionado red hidráulica.
• Generales.

Si quiere conocer mejor las características de cada opción, entonces pinche en el enlace correspondiente.

Cálculo hidráulico de tuberías

Los parámetros que aparecen a continuación establecen limitaciones de cálculo que influirán en el dimensionado del diámetro de todas las tuberías de la instalación que no tengan forzados parámetros de forma particular en sus propiedades.

El cuadro de diálogo de las propiedades de la Tubería tiene una pestaña relativa al Cálculo, en el que se pueden escoger valores particulares o límites de cálculo diferentes a estos generales, para que el cálculo de esos tramos se haga según esas consideraciones.

Cuando se establecen varias limitaciones, el programa calcula el diámetro correspondiente a cada una de ellas, quedándose con el mayor de todos.

• Limitación de velocidad (m/s): Establece el valor de diseño de la velocidad del agua en las tuberías a efectos del cálculo de diámetros. Normalmente se obtendrán velocidades menores a este parámetro, aunque es posible que se sobrepasen ligeramente cuando el hecho de pasar a un diámetro normalizado inmediatamente superior no sea económico.
• Limitación de pérdida de carga lineal (mmca/m): Introduce la condición de no superar el valor de la pérdida de carga por unidad de longitud.
• Limitación superior de diámetro interior (mm): Establece el valor máximo del diámetro interior en toda la instalación.
• Limitación inferior de diámetro interior (mm): Fija el diámetro interior mínimo de todos los tramos sujetos a valores generales.
• Fórmula para el cálculo de pérdidas de carga: existen tres posibilidades:
  • PRANDTL-COLEBROOK:

Donde:

J = Pérdida de carga, en m.c.a./m;

D = Diámetro interior de la tubería, en m;

V = Velocidad media del agua, en m/s;

V = Velocidad media del agua, en m/s;

k_a = Rugosidad uniforme equivalente, en m.;

u = Viscosidad cinemática del fluido, (1,31x10^-6 m²/s para agua a 10°C)

g = Aceleración de la gravedad, 9,8 m/s²;

• HAZEN-WILLIAMSS:

Donde:

J = Pérdida de carga, en m.c.a./m;

D = Diámetro interior de la tubería, en m;

Q_r = Caudal máximo de cálculo, en m³/s;

C_HW = Coeficiente de Hazen-Williams;

 

• ALTSHUL-TSAL:

Donde:

J = Pérdida de carga, en m.c.a./m;

f = Factor de fricción;

D_h = Diámetro interior de la tubería, en m;

V = Velocidad media del agua, en m/s;

Re = Número de Reynolds;

e = Rugosidad uniforme equivalente, en m.;

r = Densidad del agua, en kg/m³;

g = Aceleración de la gravedad, 9,8 m/s²;

Con la fórmula de Prandtl - Colebrook se obtienen mejores resultados, y además admite un rango de regímenes más amplio que con la de Hazen Williams. Sin embargo, tiene como desventaja que hay que resolverla de forma iterativa, por lo que es más lenta y tiene la posibilidad de no converger de forma adecuada.

En todos los casos se puede optar por dos opciones:

• Ninguna: No se tendrá en cuenta esta limitación en el proceso de cálculo.
• Valor general: Se tendrá en cuenta el tipo de limitación definida para ese parámetro en el cálculo de todos los tramos en los que las opciones de cálculo hagan referencia al "Valor general".

Cálculo de pérdidas en accesorios

El cálculo de pérdidas de carga en accesorios puede realizarse de dos maneras:

• Calcular en función de cada tipo de nudo. Utilizar accesorios: El programa realizará durante el proceso de cálculo un reconocimiento gráfico de cada nudo, y en función del número de Entradas/salidas, de los diámetros y de la dirección de cada flujo calculará un valor de pérdidas adecuado. La lista desplegable permite escoger el tipo de accesorios: Roscados, Soldados o Embridados.

Para estimar las pérdidas de carga localizadas, el programa utiliza la siguiente expresión:



Los coeficientes de pérdidas de carga localizadas (e) se extraen de las tablas publicadas por ASHRAE en la edición de 1997 de FUNDAMENTALS.

• Estimar como un porcentaje de la longitud real de cada tramo (%): Este parámetro sirve para estimar las pérdidas de carga localizadas como un porcentaje sobre la longitud real del tramo. El valor del porcentaje se puede introducir manualmente y se aconseja que sea un valor comprendido entre el 20% y el 30%.

Dimensionado red hidráulica

Las opciones que se encuentran en este apartado son:

Coeficiente de reserva de potencia en unidades terminales (>1): Este coeficiente sirve para dimensionar las redes hidráulicas en base a una potencia superior a la definida en las unidades terminales. Esta potencia de cálculo se obtiene multiplicando el coeficiente de reserva por la potencia de diseño. De este modo se pueden tener en cuenta futuras ampliaciones de la red. Por ejemplo, si se estima una reserva de un 30%, deberemos introducir un coeficiente de 1,30.

Acarrear las simultaneidades aplicadas en las tuberías hasta el generador: Esta opción actúa de forma conjunta a la opción de simultaneidad forzada en la solapa de Cálculo del cuadro de propiedades de las tuberías, Forzar simultaneidad:

Esta nueva opción tiene aplicación en circuitos hidráulicos cerrados de cualquier tipo, y permite aplicar la simultaneidad de uso en instalaciones con varios emisores térmicos o baterías de intercambio.

La forma típica de aplicar este sistema consiste en forzar la simultaneidad de los tramos de tuberías justo antes de una bifurcación (según recorrido de ida), de este modo el caudal del tramo será la suma de las dos derivaciones reducido de acuerdo al factor de simultaneidad.

Este caudal reducido se mantiene a lo largo de toda la red, por lo que no es necesario volver a aplicar otro factor de simultaneidad hasta que no se alcance otra derivación.

Es necesario forzar la simultaneidad tanto en las tuberías de ida como en las de retorno. El funcionamiento se muestra en el siguiente ejemplo:

El caudal que se tiene en cuenta para el dimensionado de las tuberías, válvulas, circuladores, etc. es el caudal resultante de aplicar las simultaneidades acarreadas en el sentido de avance hacia el generador térmico. La potencia térmica también se ve afectada por el coeficiente de simultaneidad resultante.

Uniformizar los diámetros de las tuberías y válvulas: Mediante esta opción, TeKton3D comprobará que no se dimensionen las tuberías con diámetros crecientes en el sentido desde el generador térmico hasta las unidades terminales. Esta situación sólo puede darse en tres circunstancias: cuando se aplican factores de simultaneidad muy reducidos, utilizando la opción de dimensionado por capacidad nominal en ramales, o bien si se fuerza diámetros superiores en tramos de tuberías.

Generales

Estas opciones son:

• Factor de seguridad en pérdidas de carga (%): Este valor sirve para mayorar las pérdidas de carga por rozamiento en tuberías y por singularidades. Este parámetro no interviene en el cálculo de longitudes de las tuberías.
• Factor de seguridad en medición de tuberías (%): Utilizando este parámetro es posible introducir un margen de seguridad en las mediciones de las tuberías. Hay que tener en cuenta que no tiene ningún efecto en el cálculo de las pérdidas de carga.
• Presión máxima de trabajo (bar): Este valor viene fijado por las máximas presiones que son capaces de soportar los equipos que forman parte del circuito hidráulico, como por ejemplo el cuerpo de una caldera, el intercambiador de serpentín de un acumulador, etc. Debe elegirse como la menor de las presiones de tarado de las válvulas de seguridad de todos los equipos incluidos en el circuito cerrado. Hay que tener en cuenta que la presión máxima de trabajo de cualquier equipo debe ser al menos la dada por la diferencia de alturas entre el lugar dónde está situado, y la parte más elevada de la instalación, más la presión que introduzca el equipo de circulación.

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