Tema: Problemas con caudales

Hola soy principiante en el tema de la proyeccion de instalaciones,y tengo dudas a la hora de calcular las perdidas de carga de tuberias y diametros correctos. ¿ hay algun tipo de reglas o parametros utilizados de forma estandard que facilitan los calculos? ¿ hay alguna tabla que relacione volumen=caudal=diametro ?
Agradeceria cualquier tipo de ayuda o aclaracion al tema de dichos calculos
Gracias

Hola Larry:

No existen reglas mágicas, aunque si criterios prácticos que te permiten llegar a resultados, lo normal es:

1. Fijar una velocidad teórica, entre 0,6 y 2 m/s. Si vas muy despacio tendrás pérdidas térmicas y la tubería será de gran diámetro y cara, si vas rápido tendrás pérdida de carga, ruido y riesgo de erosión, aplica solución de compromiso, por ejemplo 1,5 m/s.

2. Con el caudal (depende de la superficie de colectores servida), calculas la sección teórica Sección = Caudal / Velocidad (Unidades del S.I.)

3. Con la sección obtienes el diámetro teórico. Diámetro = [ (4 x Sección) / PI() ]^(1/2)

4. Comparás el diámetro teórico con los diámetros reales de Cobre según UNE 1.057, elijes uno que se aproxime, teniendo en cuenta las consideraciones sobre la velocidad del punto 1.

5. Calculas la velocidad real (si quieres).

6. Con el diámetro real y el caudal obtienes la pérdida de presión por metro de tubería (perdida de carga unitaria). DPu

7. Multiplicas dicha pérdida unitaria por la longitud equivalente de la instalación y tienes la pérdida por rozamiento y por singularidades en la longitud equivalente DProz = DPu x Le.

8. Sumas otras pérdidas de carga (v.g. intercambiadores), y ya está.

Los pasos 4 a 6 puedes realizarlos analíticamente (fórmula de Darcy-...), mediante una combinación de analítica gráfica (Moody) o mediante ábacos para el Cobre publicados, donde suele aparecer como ordenadas el caudal, como abscisas la pérdida unitaria y dos familias de rectas paralelas que con la velocidad real y los diametros reales (nominales x espesor o interiores).

Los métodos analíticos son preferibles para poder programar una hoja de cálculo.

Saludos.

Buenas,

Yo haría otra consideración a la hora de calcular las pérdidas de carga y el diámetro idóneo y es que las pérdidas de carga unitaria no puede ser superior a 40 mm.c.a.

En caso de que se supere se tendrán que ir variando el diámetro hasta que se cumpla dicha condición.

Un saludo

Buenas,

Yo haría otra consideración a la hora de calcular las pérdidas de carga y el diámetro idóneo y es que las pérdidas de carga unitaria no puede ser superior a 40 mm.c.a.

En caso de que se supere se tendrán que ir variando el diámetro hasta que se cumpla dicha condición.

Un saludo

Gracias Bruno por la detallada explicacion. Por cierto solaringenieria cuando dices que las pérdidas de carga unitaria no puede ser superior a 40 mm.c.a,te refieres a metro lineal de cobre y/o accesorios verdad?

gracias

Buenas,

solo se refiere a los metro lineales sin tener en cuenta las perdidas por singularidades
un saludo

Buen apunte solaringenieria, y 40 mmca/m ya parece un poco alto para circuitos de distribución en general, yo suelo trabajar entre 10 - 20 mmca/m.

Saludos.

A propósito de caudales Bruno y compañia, en tu segundo punto mencionas:

Con el caudal (depende de la superficie de colectores servida), calculas la sección teórica Sección = Caudal / Velocidad (Unidades del S.I.)

Con esto entiendo que te refieres a la capacidad aconsejada servida por el fabricante,multiplicada por el numero de captadores.Esto seria en cuanto circuito primario.Pero ¿ Seria esta la única consideración a tomar para calcular el caudal ? ¿ El secundario tambien a de tenerse en cuenta ? ¿ Que entendemos por el caudal del circuito secundario?

Salu2 y Gracias

Desde el punto de vista hidráulico el primario y el secundario son independientes de manera que habría que repetir el proceso indicado para cada circuito. Es decir, realizar dos cálculos separados.

Para el primario, al caudal por cada rama del circuito será el número de metros cuadrados de colector servido por el caudal aconsejado por m2 de colector, que suele estar en torno a los 50 litros/hora·m2. (Esto siempre que los colectores estén todos en paralelo).

Para el secundario el caudal vendrá dado por la potencia del intercambiador y el salto térmico de diseño entre la entrada y la salida de agua del primario, aunque en orden de magnitud será similar al del primario, pudiendo ser algo inferior.

Saludos.

Entonces para resumir... Calculamos el caudal del primario y asignamos diametros y luego independientemente calculamos caudal secundario y asignamos diametros, nunca sumamos primario + secundario y asignamos diametros. ¿ Es correcto ?

Gracias.

Así es, cálculo independiente para cada circuito hidráulico.

Saludos.

Brunomiranda, podrias poner un ejemplo con numeros para el caso del circuito secundario?

gracias

Ja ja ja, tengo que trabajar muchachos. A ver si mañana.

Saludos.

Hola de nuevo! En uno de tus mensajes Bruno comentas,que el caudal secundario puede ser algo inferior que el primario.Sin embargo en Censolar se recomienda augmentar el secundario un 20% mas que el primario si no he entendido mal. ¿ A que crees que se puede deber esto?

Me uno al compañero de solaringenieria para rogarte -jajajaja-,que cuando tengas tiempo que nos pongas el ejemplo del calculo de una instalacion.Esto es un follon tio :shock:

Hola a todos,

No se por qué, pero yo no consigo nunca una velocidad decente si no quiero pasarme de los 40 mmca.
Utilizo un gráfico para determinar los diámetros.
Alguien podría explicar como hacer el cálculo de pérdida de carga en tuberías de cobre con la fórmula?

Gracias

Maria Jose, todo depende de lo que entiendas por velocidad decente. Al utilizar metodos gráficos hay que tener cuidado con la temperatura para la que esta representada el gráfico.

En el libro de comentarios al RITE puedes encontrar una fórmula simplificada que de acuerdo con mi experiencia da resultados próximos al diagrama de Moody y te permite usar la formula de Darcy-Weisbach pero sin tener que calcular el megaformulón del factor de fricción de Darcy.

http://www.idae.es/revision-rite/documentos.asp

Saludos.

Gracias Brunomiranda, pero te puedes creer que no consigo encontrarla?

Mira, te voy a poner lo que se hasta ahora y lo que me falta por saber...

pérdida carga=f(L/D)(v^2/2g)

f se calcula con diagrama de Moody una vez conocido el Re y la rugosidad relativa....

Bien, ahí empiezan mis problemas porque no se calcular ninguna de las dos cosas...

Peeeeeero, encontre una hoja de excel en http://www.sodean.es/prosol/
que si es de fiar resolvería todos mis problemas. Creeis que me valdrá para hacer los cálculos?

Un saludo, y disculpad las molestias

Perdón, pero me surge una duda más...

En el circuito primario tengo un caudal de 1300 l/h (de momento estoy considerando tuberia 28/25...). Circuito cerrado e intercambiador exterior de placas.
En el circuito secundario, por lo que he leído más arriba, he considerado 1250 l/h (también 28/25). Este circuito es el que transporta el calor del intercambiador de placas del primario a un depósito de 1600 l (son 12 captadores) y de ahí a otro intercambiador dentro de cada una de las 21 viviendas...

El problema viene a la hora de repartir ese caudal... cada vivienda es diferente dentro de cada planta y tambien son diferentes entre plantas. Lo que hago yo, no se si esta bien y me gustaría que alguien me corrigiera si me equivoco, es directamente dividir los 1250 l/h entre las 21 viviendas y considerar que ese es el caudal que circula por cada intercambiador y de la tuberia 28/25 que viene del intercambiador ir quitando los caudales que se van a las viviendas e ir extrechando el montante. Luego en el retorno al contrario.

Bueno me surgen muchas más dudas, pero no quiero saturar a nadie... supongo que es mejor ir poco a poco.

Gracias a todos!

¡Hola!

Voy a intentar explicarte hasta donde sé cómo se calcularían tanto el número de Reynolds como la rugosidad relativa.

1. Para el Re = vdrho/mu, donde
:arrow: v ==> Velocidad del fluido por la tubería
:arrow: d ==> diámetro interno de la tubería
:arrow: rho ==> densidad del fluido
:arrow: mu ==> viscosidad del fluido

Este número da la relación entre las fuerzas que tienden a mover el fluido y las que tienden a frenarlo (las viscosas). Que me perdonen los más puristas por esta explicación tan simplificada del número de Reynolds.

2. Para la rugosidad de la tubería puedes buscar por internet o en catálogos porque según sea la tubería de cobre, acero...hay unos valores "estandarizados". Así de memoria no me acuerdo de ninguno, así que para no meter (más) la pata, no pondré ninguno.

El proceso consiste en elegir un diámetro y a partir de ahí calcular el número de Reynolds y luego ver si con ese diámetro te cumple toda la Normativa.

Imagino que un buen punto de partida sería a partir del caudal que quieres mover y la velocidad, con eso sacas el diámetro y a partir de ahí, iteras.

No he visto la hoja Excel que comentas voy a echarle un vistazo.

Mientras escribía esto he buscado y creo que en este enlace puedes despejar las dudas que tengas, que estará mejor explicado que de memoria como lo he hecho yo, con lo que me acuerdo de la carrera :oops:.

¡Saludos!

Maria José, la fórmula que pones es la de Darcy-Weisbach, y el factor f se obtiene bien a través del diagrama de Moody o bien a partir de fórmulas. La solución de las fórmulas es más util para poder programarlo en una hoja de cálculo.

La fórmula más utilizada es la de Colebrook-White, porqué ofrece resultados más precisos, el problema es que la resolución no es nada facil, dado que requiere métodos iterativos.

Como alternativa simple (o como primer paso de iteración) puedes emplear la fórmula de Swamee-Jain, muy fácil de resolver. Yo es la que empleo en mis hojas de cálculo, sin complicarme con iteraciones, y comparando resultados con los obtenidos a partir de la tabla de un fabricante para determinado material (tuberías lisa igual que el cobre), el resultado tenía un error escaso con cierta tendencia a la sobrevaloración de la fricción, lo que es una medida conservadora.

Si quieres profundizar en el tema, familiarizate con los conceptos de rugosidad y número de Reynolds.

Debes disculparme porque en el libro de comentarios al Rite no se detalla un método de cálculo de tuberías, solo se da una tabla de rugosidades.

Saludos.

¡Hola!

Interesantes tus comentarios Bruno (como siempre). No conocía de la existencia de dichas fórmulas y me vendrán muy bien para empezar a realizar proyectos.

He estado buscando por internet enlaces sobre dichas fórmulas y he encontrado para la fórmula de Swamee-Jain donde además puedes resolverla on-line.

Seguiré indagando en esto y todo lo que recopile lo pondré en este mismo hilo.

¡Saludos!

Gracias por tu ayuda Popolous, e interesante enlace.

Saludos.

Buenas a todos

Yo una vez conocido el Re hago lo siguiente:

Si Re es menor a 2400 entonces estamos en regimen laminar y aplico para f: f=64/Re

Si Re es mayor a 3000 entonces estamos en regimen turbulento y aplico f: f=0.32/Re^0.25


Un saludo,

Gracias a los dos, lo intentaré por este camino...

Y contadme si podeis que os parece la hoja de excel

De nada brunomiranda, un placer ayudar, compartir y aprender.

Paso algunos enlaces más que pueden ser de bastante interés para programar en una Hoja de Cálculo, o en Matlab (prefiero este último aunque también me estoy haciendo amigo de Excel :P):

:arrow: Ecuaciónd de Darcy-Weisbach en la wikipedia. Bastante interesante y didáctico, como casi todo de la wikipedia.

:arrow: Diagrama de Moody.Ahí vienen unos links interesantes al final que merecen ser al menos abiertos en una pestaña del navegador :P.

:arrow: Otro link más breve para la ecuación de Swamee-Jain :wink:.

De momento, para ir empezando no están mal, yo estoy aquí empollando lo que se puede :lol:.

¡Saludos!