Cálculo de quedas de pressão em circuitos hidráulicos

Cálculo das quedas totais de pressão no circuito hidráulico de água quente ou fria.

Este programa criado por Itieffe representa um recurso importante para profissionais de engenharia hidráulica, técnicos de água, projetistas e qualquer pessoa envolvida no projeto e otimização de sistemas hidráulicos complexos. Esta ferramenta foi desenvolvida para simplificar o cálculo de quedas de pressão localizadas em circuitos hidráulicos, permitindo um projeto mais preciso e otimização do desempenho do sistema.

As quedas de pressão são um fator chave no projeto de sistemas hidráulicos, influenciando a distribuição da água, a pressão, o fluxo e a eficiência energética. O conhecimento aprofundado destas perdas é essencial para garantir o correto funcionamento dos sistemas, evitando desperdício de energia, custos excessivos e problemas operacionais.

Dentro deste programa, exploraremos um conjunto de ferramentas e recursos projetados para facilitar o cálculo de quedas de pressão localizadas em circuitos hidráulicos complexos. Iremos orientá-lo na utilização deste programa, fornecendo instruções claras e exemplos práticos que lhe permitirão aplicar este conhecimento em situações reais.

Os destaques deste programa incluem a possibilidade de inserir dados específicos do circuito hidráulico, tais como: tipo de resistências localizadas, diâmetro e velocidade da água. Utilizando esses dados, o programa calculará automaticamente as quedas de pressão, fornecendo resultados precisos e detalhados para cada segmento do circuito. Além disso, o programa oferece flexibilidade para executar simulações em vários cenários, permitindo comparar diferentes opções de projeto e encontrar a solução ideal.

Projetar sistemas de encanamento eficientes é crucial em uma ampla gama de indústrias, desde o abastecimento de água até aplicações industriais e aquecimento/resfriamento de edifícios. Este programa visa simplificar o processo de cálculo de quedas de pressão localizadas, economizando um tempo valioso e ajudando a melhorar a qualidade e eficiência de seus projetos de encanamento.

Cálculo de quedas de pressão em circuitos hidráulicos

A queda de pressão de um circuito hidráulico é a resistência que o opõe ao fluxo de fluidos em seu interior. O total absoluto de todas as perdas de carga é denominado "Chefe do circuito"

A prevalência é a força que a bomba elétrica deve ter para vencer as quedas de pressão do circuito e fazer circular dentro dele a quantidade de água necessária na unidade de tempo (dependendo da variação de temperatura escolhida).

O cálculo da carga é feito considerando o circuito mais desfavorecido, ou seja, o circuito que oferece maior resistência ao movimento do fluido.

Todas as quedas de pressão nos tubos que vão do gerador de calor (ou chiller) ao usuário mais desfavorecido (fluxo + retorno) são somadas. Seu total será somado ao total das quedas de pressão localizadas (curvas, variações de seção, válvulas, terminais, gerador, etc.).

Seu total é a "Prevalência do circuito".

Repartição de perdas

Perdas de pressão contínuas

São as perdas de carga (ou pressão) que um fluido, ao passar por um duto, sofre devido às resistências contínuas, devido ao atrito interno do próprio fluido, e ao atrito externo devido à rugosidade do duto.

As perdas contínuas de carga podem ser expressas em unidades de pressão (pascal ou bar) e em altura do fluido (metros ou milímetros de coluna d'água).

É conveniente expressar seu valor referindo-se a uma unidade de comprimento de duto (em sistemas de encanamento, normalmente: metro).

As perdas contínuas de carga podem ser calculadas com a seguinte fórmula geral:

r = perda de carga da unidade (Pa / m)

Fa = fator de atrito (adimensional)

D = diâmetro interno do duto (m)

ρ = densidade do fluido (kg / m³)

v = velocidade média do fluido (m / s)

Quedas de pressão localizadas

Estas são as perdas de carga (ou pressão) que um fluido, movendo-se através de um duto, sofre devido a resistências acidentais e irregularidades de caminho (reduções ou alargamentos, curvas, válvulas, reguladores, caldeiras, chillers de água, terminais , etc.).

As perdas de carga localizadas podem ser determinadas usando um dos seguintes métodos de cálculo:

direto: que se baseia na determinação de um coeficiente cujo valor depende da forma da resistência acidental;
caudais nominais: refere-se (para cada resistência) ao caudal correspondente a uma queda de pressão unitária (1 bar ou 0,01 bar);
comprimentos equivalentes: que substitui qualquer resistência acidental por um comprimento equivalente de tubo, que é capaz de dar a mesma queda de pressão.

Todos os nossos cálculos serão feitos pelo "método direto" usando a seguinte fórmula:

z = queda de pressão localizada (mm ca)

ξ = coeficiente de perda localizado (adimensional)

ρ = densidade do fluido (kg / m³⁾

v = velocidade média de fluxo (m / s)

Cálculo de quedas de pressão em circuitos hidráulicos

Prospecto de resistências localizadas

Perdas de cabeça totais

Estas são as perdas de carga (ou pressão) que um fluido, movendo-se através de um duto, sofre devido a resistências contínuas e localizadas.

Por exemplo, em um sistema de aquecimento de circulação forçada, são as pressões que se opõem ao funcionamento das bombas elétricas.

O valor das perdas de carga totais é determinado somando as perdas de carga contínuas e localizadas.

Deve-se notar, entretanto, que o valor assim obtido não é um determinado valor, pois é influenciado pela incerteza com a qual vários parâmetros entram nos cálculos:

o diâmetro dos tubos pode variar em função das tolerâncias de produção, formação de incrustações ou depósito de calcário;
a viscosidade é um parâmetro nem sempre bem conhecido, especialmente na mistura com líquidos anticongelantes;
a rugosidade é um fator difícil de determinar e varia significativamente ao longo do tempo;
a instalação dos tubos pode ser feita com juntas mal soldadas (com rebarbas internas) ou com curvas muito estreitas e esmagadas;

o desenvolvimento da rede de distribuição pode ocorrer com variações durante a construção, devido a interferências com outras usinas ou outros obstáculos não previstos no projeto.

Após este breve prefácio, começamos a analisar o programa: "Cálculo das quedas de pressão em circuitos hidráulicos", e como analisa e calcula as quedas de pressão localizadas.

Indicações destacadas em vermelho

ρ = densidade do fluido: kg / m³. O valor corresponde a uma temperatura de 80°C. Usando a seta, você pode se conectar a um programa que calcula outras temperaturas. O resultado que dá é multiplicado por 1.000;
aqui é possível, através de um menu drop-down, inserir as resistências em jogo, tendo o cuidado de inserir aquelas que ligam os pontos A e B do circuito mais desfavorecido;
As setas mostram respectivamente os links para os programas “Dimensionamento de redes de tubulação de cobre e aço” que serão discutidos a seguir;
O valor calculado com o programa indicado acima deve ser inserido. Nota: o inverso também pode ser feito e que é retornar o valor calculado com este programa ao do dimensionamento das redes;
Resultado de prevalência indicado nas diferentes unidades de medida;
A seção de teste inserida apenas como uma indicação.

Como exemplo, decidimos realizar os cálculos em um circuito feito com tubos de cobre (também é possível usar outros com tubos de aço em milímetros e polegadas).

Abaixo está indicado, conforme o programa "Dimensionamento de redes de tubulação de cobre", É possível calcular as quedas de pressão das tubulações envolvidas:

Uma vez que os valores do projeto foram inseridos no circuito analisado, é suficiente relatar o valor circulado em vermelho, no ponto 4 do programa:

Com estes passos simples, calculamos a altura manométrica total do circuito hidráulico em questão que, neste caso, é: 5.364 mm aprox.

Também calculamos a vazão que a eletrobomba deve ter para circular a água no circuito com um diferencial de temperatura entre vazão e retorno de 10°C (Δt) com o programa: "Dimensionamento de bombas elétricas"

Com todos os resultados disponíveis, também é fácil determinar a potência elétrica necessária para a bomba elétrica, que pode ser calculada com o seguinte programa: "Cálculo de potência das bombas elétricas".

Fácil né?

Bom trabalho

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