Cálculo de los diámetros de las tuberías de transporte de gas

Cálculo de los diámetros de las tuberías de transporte de gas

Indicaciones sobre cómo calcular el diámetro de las tuberías utilizadas para transportar el gas desde el punto de suministro hasta los usuarios.

En el amplio panorama de la ingeniería de redes de transporte y distribución de gas, el diseño de tuberías con diámetros adecuados es un paso crítico para garantizar el flujo eficiente y seguro de los fluidos. La cuidadosa elección de los diámetros de las tuberías no sólo afecta la capacidad de transporte de gas, sino que también afecta la caída de presión, la eficiencia energética y la seguridad general del sistema.

La guía para el "Cálculo de diámetros de gasoductos" fue creada por Itieffe con la intención de proporcionar una solución innovadora y fiable para ingenieros, diseñadores y profesionales de la industria del gas. Esta herramienta avanzada le permite abordar de manera sistemática y precisa la complejidad del diseño de diámetros de tuberías, lo que le permite obtener soluciones óptimas y bien equilibradas para los sistemas de transmisión y distribución de gas.

Mediante cálculos cuidadosos (ver programa: Dimensionamiento de redes de tuberías de gas) y métodos avanzados de ingeniería, el programa ofrece la posibilidad de analizar diferentes escenarios de diseño, considerando variables como flujo de gas, presión, longitud de sección y características de los materiales de las tuberías.

que utilidad

Esta herramienta está diseñada para guiar a los usuarios en la elección de los diámetros óptimos, teniendo en cuenta el rendimiento deseado, las caídas de presión aceptables y la seguridad operativa.

Para afrontar los desafíos de la ingeniería de gasoductos se requieren habilidades especializadas y herramientas adecuadas. Este programa está diseñado para apoyar a los expertos de la industria y a quienes trabajan en el diseño de redes de distribución de gas.

Interfaz intuitiva

Su interfaz fácil de usar y sus capacidades analíticas avanzadas ofrecen una solución práctica y sofisticada para abordar los desafíos de dimensionamiento de tuberías.

Estamos entusiasmados de presentar este programa y asociarnos con todos los que se preocupan por el diseño eficiente, seguro y optimizado de los sistemas de transporte de gas. Nuestro objetivo es proporcionar una herramienta fiable y versátil para apoyar su actividad profesional y contribuir al progreso de la industria gasista.

Cálculo de los diámetros de las tuberías de transporte de gas

El dimensionamiento se puede realizar de dos formas distintas:

  1. Con cálculo analítico (fórmula de Renouard u otros métodos).
  2. Método simplificado con el uso de elevaciones (que adoptaremos para el ejemplo).

Fórmula de Renouard para redes de gas de baja presión

 Pa - Pb = 232 x 106 x S x L x Q1,82 x D4,82

con:
Pa - Pb = variación de presión (en mm H2O) entre el inicio y el final de la tubería
L = longitud de la tubería (km)
Q = caudal (Sm³/h)
D = diámetro interno de la tubería (mm)
S = densidad del gas combustible (para el gas natural la densidad es 0.5545 siendo 1 la del aire)

Método simplificado con el uso de elevaciones.

 El método de dimensionamiento del sistema interno está indicado en la norma UNI 7129/08.

Las secciones de las tuberías que componen el sistema deben ser tales que garanticen un suministro de gas suficiente para cubrir la máxima demanda limitando la pérdida de carga entre el contador y cualquier aparato de uso a valores no superiores a:

- 0,5 mbar para los gases de la 1ª familia (gas fabricado);

- 1,0 mbar para gases de la 2ª familia (gas natural);

- 2,0 mbar para gases de la 3ª familia (GLP).

Si se instala un regulador de presión aguas arriba del medidor, se permiten caídas de presión el doble de los de arriba.

El dimensionamiento puede realizarse de la siguiente manera:

  • sobre la base de la entrada de calor nominal, que se muestra en la placa de características de los aparatos del usuario, se determina el caudal de volumen máximo por hora requerido para cada sección del sistema;
  • se mide el desarrollo geométrico de los tubos y se le suman las longitudes equivalentes de las piezas especiales presentes, obteniendo las longitudes virtuales.

Longitudes equivalentes de piezas especiales (m) (Ver programa de cálculo)

Gas natural - Mezclas de Arial CH4 - Gas de craqueo

Ø interior mm

Curva de 90 °

ajuste de la camiseta

ajuste cruzado

codo

grifo

<22,3

0,2

0,8

1,5

1,0

0,3

da un 22,3 53,9

0,5

2,0

4,0

1,5

0,8

da un 53,9 81,7

0,8

4,0

8,0

3,0

1,5

> 81,7

1,5

6,5

13,0

4,5

2,0

           

Gas licuado de petróleo - mezclas a base de GLP

Ø interior mm

Curva de 90 °

ajuste de la camiseta

ajuste cruzado

codo

grifo

<22,3

0,2

1,0

2,0

1,0

0,3

da un 22,3 53,9

0,5

2,5

5,0

2,0

0,8

da un 53,9 81,7

1,0

4,5

9,0

3,0

1,5

> 81,7

1,5

7,5

15,0

5,0

2,0

  • en base a la densidad relativa del gas y el tipo de tubería adoptada, se elige el prospecto correspondiente y se realiza el dimensionamiento tramo por tramo, adoptando para las longitudes y caudales virtuales los valores de exceso más próximos dados por el prospecto y de ello obteniendo el diámetro de adoptar.

Cálculo de los diámetros de las tuberías de transporte de gas

Ejemplo tomado de UNI 7129/08 (vedi):

 Supongamos que usamos un gas natural con un valor calorífico mayor Pcs = kW 10,64 (Hs 38311 kJ / mc) y un valor calorífico menor Pci = kW 9.6 (Hi = 34560 kJ / mc), con densidad d = 0,6.

Considere el dimensionamiento de un sistema interno en tubería de acero para alimentar los siguientes aparatos

Ejemplo de sistema interno

Dimensiones en m

Cálculo de los diámetros de las tuberías de transporte de gas

TRAER

Cocina

  • térmico nominal Qn= 5,5 kW
  • volumen Qv = (Qn/Uds) 5,5/10,64 = 0,5 m³/h

Caldera

  • térmico nominal Qn= 15,0 kW
  • volumen Qv = (Qn/Pci) 15,0/9,6 = 1,6 m³/h

Calentador de agua

  • térmico nominal Qn= 18,0 kW
  • volumen Qv = (Qn/Pci) 18,0/9,6 = 1,9 m³/h

Estufa

  • térmico nominal Qn= 9,5 kW
  • volumen Qv = (Qn/Pci) 9,5/9,6 = 1,0 m³/h
  • calor nominal S Qn = 48,0 kW
  • volumen total S Qv = 5,0 m³/h

Nota: en el ejemplo, la encimera y la estufa están conectadas al sistema con una conexión rígida de corta longitud; Al calcular las longitudes, no se tuvo en cuenta el uso de tubos flexibles para conectar los dos dispositivos.

En el caso de los aparatos de cocina, se utiliza el poder calorífico superior del gas Hs (en kJ / m³), ​​en el caso de todos los demás aparatos el poder calorífico inferior Hi (en kJ / m³)

El dimensionamiento procede sección por sección. Si al final del cálculo se encuentran diámetros distintos a los utilizados para el cálculo de longitudes virtuales, el dimensionamiento deberá repetirse con un segundo intento.


Cálculo de los diámetros de las tuberías de transporte de gas

Cálculo de la longitud y el diámetro de la tubería virtual utilizando elevaciones

ejemplo gas natural en tubo de acero

Sección AC

Capacidad térmica Qn = 48,0 kW

Caudal (Qv) = 5,0 m³ / h

Longitud geométrica del log C = 3,0 m

Longitudes geométricas del registro AM más largo (medido por el medidor y la luminaria más alejada alimentada del registro) = 11,0 m

Cálculo de longitudes equivalentes de piezas especiales (toma en A = 0.8 m - codo en B = 1.5 m - T en C = 2.0 m - curva en E = 0.5 m - cruce en F = 4.0 m - curva en L = 0.5 m - curva en M = 0.5 m - toque en M = 0.8 m) = 10.6 m

Longitud virtual del tronco más largo AM (longitud total aumentada en las longitudes equivalentes a los cambios de dirección): 11,0 + 10,6 = 21,6m

De la tabla 2 (tuberías de acero con densidad de gas natural 0,6), se obtiene el valor del diámetro interno (Øi) en correspondencia con los valores aproximados de exceso de la longitud virtual y el caudal.

Øi = 27,9 mm (1 ″)

De la misma forma procedemos para las demás secciones del sistema.

Sección CF

Capacidad térmica Qn = 42,5 kW

Caudal (Qv) = 4,50 m³ / h

Longitud geométrica del tronco CF = 4,0 m

Longitud virtual del tramo más largo AM = 21,6 m

Øi = 27,9 mm (1 ″)

Sección de FM

Capacidad térmica Qn = 15,0 kW

Caudal (Qv) = 1,60 m³ / h

Longitud geométrica del tramo FM = 4,0 m

Longitud virtual del tramo más largo AM = 21,6 m

Øi = 22,5 mm (3/4 ″)

Tracto CD

Capacidad térmica Qn = 5,5 kW

Caudal (Qv) = 0.50 m³ / h

Longitud geométrica del tronco CD = 1,8 m

Longitudes geométricas del tramo más largo AD = 4,8 m

Cálculo de longitudes equivalentes de piezas especiales (grifo en A = 0,8 m - codo en B = 1,0 m - T en C = 0,8 m - codo en D = 1,0 m - grifo en D = 0,3 m) = 3,4 m

Longitud virtual del registro más largo AD = (3,4 + 4,8) = 8,2 m

Øi = 13.2 mm (3/8 ″)

Sección FG

Capacidad térmica Qn = 18,0 kW

Caudal (Qv) = 1,90 m³ / h

Longitud geométrica del tronco FG = 0,4 m

Longitudes geométricas de la sección más larga AG = 7,4 m

Cálculo de longitudes equivalentes de piezas especiales (toma en A = 0,8 m - codo en B = 1,5 m - T en C = 2,0 m - curva en E = 0,5 m - cruce en F = 4,0 m - grifo en G = 0,8m) = 9,6 m

Longitud virtual del registro AG más largo = (7,4 + 9,6) = 17,0 m

Øi = 22,3 mm (3/4 ″)

Sección Fl

Capacidad térmica Qn = 9,5 kW

Caudal (Qv) = 1,0 m³ / h

Longitud geométrica del log Fl = 2,5 m

Longitudes geométricas de la sección más larga Al = 9,5 m

Cálculo de longitudes equivalentes de piezas especiales (toma en A = 0,8 m - codo en B = 1 m - T en C = 0,8 m - curva en E = 0,2 m - cruce en F = 1,5 - curva en G = 0,2 m - toque en G = 0,3 m) = 4,3 m

Longitud virtual del tramo más largo Al = (9,5 + 4,3) 13,8 m

Øi = 13,2 mm (3/8 ″)

Para calcular la red de distribución de gas, el programa se puede utilizar directamente:

Dimensionamiento de redes de tuberías de gas


Cómo calcular los diámetros de las tuberías de transporte de gas.

Tabla de flujo de gas según UNI 7129-2008 (Verás: Tabla de caudal GAS UNI 7129)

(excluyendo tablas 1 y 4 - ref. UNI 7129-2001 para gas fabricado)

Prospecto 1

Caudal volumétrico (m15 / ha 0,85 ° C) para gas fabricado, densidad 0,5 calculada para tuberías de acero, con caída de presión XNUMX mbar
Roscado  3/8  1/2  3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2,5 3
mm 13,2 16,7 22,5 27,9 36,6 42,5 53,9 69,7 81,7
mmm 2 2,3 2,3 2,9 2,9 2,9 3,2 3,2 3,6
Longitud virtual m Caudal volumétrico m3 / h

2

1,69

3,23

7,13

13,18

27,72

41,75

80,04

161,62

246,99

4

1,14

2,18

4,81

8,89

18,70

28,16

53,96

109,03

168,37

6

0,91

1,73

3,82

7,06

14,85

22,36

42,83

86,53

133,62

8

0,77

1,47

3,25

6,00

12,61

18,98

36,36

73,44

113,38

10

0,68

1,30

2,86

5,28

11,10

16,71

32,01

64,66

99,82

15

0,54

1,03

2,27

4,19

8,81

13,26

25,40

51,30

79,19

20

0,46

0,87

1,93

3,56

7,48

11,26

21,56

43,52

67,18

25

0,40

0,77

1,70

3,14

6,59

9,91

18,98

38,31

59,14

30

0,36

0,69

1,53

2,83

5,94

8,93

17,10

34,52

53,28

40

0,31

0,59

1,30

2,40

5,04

7,58

14,51

29,29

45,20

50

0,27

0,52

1,14

2,11

4,43

6,67

12,77

25,78

39,78

75

0,22

0,41

0,91

1,67

3,52

5,29

10,13

20,44

31,54

100

0,18

0,35

0,77

1,42

2,98

4,49

8,59

17,34

26,75


Prospecto 2

Caudal volumétrico (m15 / ha 0,6 ° C) para gas natural, densidad 1 calculada para tuberías de acero, con una caída de presión de XNUMX mbar
Roscado  3/8  1/2  3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2,5 3
mm 13,2 16,7 22,5 27,9 36,6 42,5 53,9 69,7 81,7
mmm 2 2,3 2,3 2,9 2,9 2,9 3,2 3,2 3,6
Longitud virtual m Caudal volumétrico m3 / h
2 3,16 5,92 13,11 23,26 47,97 71,46      
4 2,15 4,03 8,92 15,83 32,64 48,62 91,63 181,87  
8 1,46 2,74 6,07 10,77 22,21 33,08 62,35 123,75 189,02
10 1,29 2,42 5,36 9,51 19,62 29,23 55,08 109,32 166,98
15 1,03 1,93 4,28 7,59 15,66 23,33 43,97 87,27 133,30
20 0,88 1,65 3,65 6,47 13,35 19,89 37,47 74,38 113,61
25 0,78 1,46 3,22 5,72 11,79 17,57 33,11 65,71 100,37
30 0,70 1,31 2,91 5,17 10,66 15,87 29,92 59,38 90,70
40 0,60 1,12 2,48 4,40 9,08 13,53 25,50 50,61 77,30
50 0,53 0,99 2,19 3,89 8,02 11,95 22,52 44,71 68,29
75 0,42 0,79 1,75 3,11 6,41 9,54 17,98 35,69 54,52
100 0,36 0,67 1,49 2,65 5,46 8,13 15,33 30,42 46,46

Prospecto 3

Caudal volumétrico (m15 / ha 1,69 ° C) para mezclas de GLP, densidad 2 calculada para tuberías de acero, con una caída de presión de XNUMX mbar
Roscado  3/8  1/2  3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2,5 3
mm 13,2 16,7 22,5 27,9 36,6 42,5 53,9 69,7 81,7
mmm 2 2,3 2,3 2,9 2,9 2,9 3,2 3,2 3,6
Longitud virtual m Caudal volumétrico m3 / h
2 2,61 489,00 10,84 19,23 39,66 59,09 111,35    
4 1,78 3,33 7,37 13,09 26,99 40,20 75,76 150,37  
8 1,21 2,27 5,02 8,90 18,36 27,35 51,55 102,31 156,27
10 1,07 2,00 4,43 7,87 16,22 24,16 45,54 90,38 138,05
15 0,85 1,60 3,54 6,28 12,95 19,29 36,35 72,15 110,21
20 0,73 1,36 3,02 5,35 11,04 16,44 30,98 61,50 93,93
25 0,64 1,20 2,66 4,73 9,75 14,52 27,37 54,33 82,98
30 0,58 1,09 2,41 4,27 8,81 13,12 24,73 49,09 74,99
40 0,49 0,93 2,05 3,64 7,51 11,19 21,08 41,84 63,91
50 0,44 0,82 1,81 3,22 6,63 9,88 18,62 36,96 56,46
75 0,35 0,65 1,45 2,57 5,30 7,89 14,87 29,51 45,07
100 0,30 0,56 1,23 2,19 4,51 6,72 12,67 25,15 38,41

Prospecto 4

Caudal volumétrico (mc / ha 15 ° C) para gas fabricado, densidad 0,85 calculada para tuberías de cobre, con caída de presión 0,5 mbar
mm de diámetro 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 19,0
mmm 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,50
Longitud virtual m Caudal volumétrico m3 / h
2 0,21 0,46 0,84 1,38 2,10 3,02 4,83
4 0,14 0,31 0,56 0,93 1,41 2,03 3,24
6 0,11 0,24 0,45 0,73 1,12 1,61 2,57
I 0,09 0,21 0,38 0,62 0,95 1,36 2,17
10 0,08 0,18 0,33 0,55 0,83 1,20 1,91
15 0,07 0,14 0,26 0,43 0,66 0,95 1,51
20 0,06 0,12 0,22 0,37 0,56 0,80 1,28
25 0,05 0,11 0,20 0,32 0,49 0,71 1,13
30 0,04 0,10 0,18 0,29 0,44 0,64 1,02
40 0,04 0,08 0,15 0,25 0,37 0,54 0,86
50 0,03 0,07 0,13 0,22 0,33 0,47 0,76
75 0,03 0,06 0,10 0,17 0,26 0,38 0,60
100 0,02 0,05 0,09 0,15 0,22 0,32 0,51

Prospecto 5

Caudal volumétrico (mc / ha 15 ° C) para gas natural, densidad 0,6 calculada para tuberías de cobre, con una caída de presión de 1 mbar
mm 12 14 15 16 18 22 28 35 42 54
mm 10 12 13 14 16 20 26 33 39 51
mmm 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,5 1,5
Longitud virtual m Caudal volumétrico m3 / h
2 1,51 2,45 3,04 3,70 5,28 9,57 19,27 36,40 56,83  
4 1,03 1,67 2,07 2,52 3,59 6,51 13,11 24,77 38,67 79,07
8 0,70 1,14 1,41 1,71 2,44 4,43 8,92 16,85 26,31 53,80
10 0,62 1,00 1,24 1,51 2,16 3,92 7,88 14,89 23,24 47,53
15 0,49 0,80 0,99 1,21 1,72 3,13 6,29 11,88 18,55 37,94
20 0,42 0,68 0,84 1,03 1,47 2,66 5,36 10,13 15,81 32,34
25 0,37 0,60 0,75 0,91 1,30 2,35 4,74 8,95 13,97 28,57
30 0,33 0,54 0,67 0,82 1,17 2,13 4,28 8,09 12,62 25,81
40 0,29 0,46 0,57 0,70 1,00 1,81 3,65 6,89 10,76 22,00
50 0,25 0,41 0,51 0,62 0,88 1,60 3,22 6,09 9,50 19,44
75 0,20 0,33 0,41 0,49 0,71 1,28 2,57 4,86 7,59 15,52
100 0,17 0,28 0,35 0,42 0,60 1,09 2,19 4,14 6,47 13,22

Prospecto 6

Caudal volumétrico (m15 / ha 1,69 ° C) para mezclas de GLP, densidad 2 calculada para tuberías de cobre, con una caída de presión de XNUMX mbar
mm 12 14 15 16 18 22 28 35 42 54
mm 10 12 13 14 16 20 26 33 39 51
mmm 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,5 1,5
Longitud virtual m Caudal volumétrico m3 / h
2 1,25 2,03 2,51 3,06 4,37 7,92 15,94 30,09 46,98  
4 0,85 1,38 1,71 2,08 2,97 5,39 10,84 20,48 31,97 65,37
8 0,58 0,94 1,16 1,42 2,02 3,66 7,38 13,93 21,75 44,48
10 0,51 0,83 1,03 1,25 1,79 3,24 6,52 12,31 19,21 39,29
15 0,41 0,66 0,82 1,00 1,43 2,58 5,20 9,83 15,34 31,37
20 0,35 0,56 0,70 0,85 1,21 2,20 4,43 8,37 13,07 26,73
25 0,31 0,50 0,62 0,75 1,07 1,95 3,92 7,40 11,55 23,62
30 0,28 0,45 0,56 0,68 0,97 1,76 3,54 6,68 10,44 21,34
40 0,24 0,38 0,48 0,58 0,83 1,50 3,02 5,70 8,90 18,19
50 0,21 0,34 0,42 0,51 0,73 1,32 2,67 5,03 2,86 16,07
75 0,17 0,27 0,34 0,41 0,58 1,06 2,13 4,02 6,27 12,83
100 0,14 0,23 0,29 0,35 0,50 0,90 1,81 3,42 5,35 10,93

Prospecto 7

Caudal volumétrico (m15 / ha 0,6 ° C) para gas natural, densidad 1 calculada para tuberías de polietileno, con XNUMX mbar de caída de presión
mm 25 32 40 50 63 75 90 110
mm 19 26 34 44 55,8 66,4 79,6 97,4
mmm 3,0 3,0 3,0 3,0 3,6 4,3 5,2 6,3
Longitud virtual m Caudal volumétrico m3 / h
2 8,35 19,27 39,42          
4 5,68 13,11 26,82 53,34 100,50 159,81    
8 3,87 8,92 18,25 36,29 68,38 108,73 176,34 302,04
10 3,42 7,88 16,12 32,06 60,41 96,06 155,78 266,83
15 2,73 6,29 12,87 25,59 48,22 76,68 124,36 213,01
20 2,32 5,36 10,97 21,81 41,10 65,36 105,99 181,55
25 2,05 4,74 9,69 19,27 36,31 57,74 93,63 160,38
30 1,86 4,28 8,76 17,41 32,81 52,17 84,61 144,93
40 1,58 3,65 7,46 14,84 27,97 44,47 72,12 123,52
50 1,40 3,22 6,59 13,11 24,70 39,28 63,71 109,12
75 1,11 2,57 5,26 10,47 19,72 31,36 50,86 87,11
100 0,95 2,19 4,49 8,92 16,81 26,73 43,35 74,25

Prospecto 8

Caudal volumétrico (m15 / ha 1,69 ° C) para mezclas de GLP, densidad 2,0 calculada para tuberías de polietileno, con caída de presión de XNUMX mbar
mm 25 32 40 50 63 75 90 110
mm 19 26 34 44 55,8 66,4 79,6 97,4
mmm 3,0 3,0 3,0 3,0 3,6 4,3 5,2 6,3
Longitud virtual m Caudal volumétrico m3 / h
6,90 15,94 32,59 64,81 122,12      
4 4,70 10,84 22,17 44,10 83,09 132,12 214,27 367,02
8 3,20 7,38 15,09 30,00 56,54 89,90 145,79 249,72
10 2,82 6,52 13,33 26,51 45,94 79,42 128,79 220,60
15 2,25 5,20 10,64 21,16 39,87 63,40 102,82 176,11
20 1,92 4,43 9,07 18,03 33,98 54,03 87,63 150,10
25 1,70 3,92 8,01 15,93 30,02 47,73 77,41 132,60
30 1,53 3,54 7,24 14,40 27,13 43,14 69,96 I 19,83 
40 1,31 3,02 6,17 12,27 23,12 36,76 59,62 102,13
50 1,15 2,67 5,45 10,84 20,43 32,48 52,67 90,22
75 0,92 2,13 4,35 8,65 16,31 25,93 42,05 72,02
100 0,79 1,81 3,71 7,38 13,90 22,10 35,84 61,38

Cálculo de los diámetros de las tuberías de transporte de gas

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