Calcolo diametri tubazioni trasporto gas

Calcolo dei diametri delle tubazioni di un impianto interno per trasporto gas

Il dimensionamento può essere eseguito in due modi distinti:

  1. Con calcolo analitico (formula di Renouard o altri metodi).
  2. Metodo semplificato con l’uso di prospetti (che adotteremo per l’esempio).

Formula di Renouard per reti gas a bassa pressione

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

con:
Pa – Pb = variazione della pressione (in mm H2O) tra l’inizio e la fine della condotta
L = lunghezza della tubazione (km)
Q = portata (Smc/h)
D = diametro interno del tubo (mm)
S = densità del gas combustibile (per il gas naturale la densità è 0.5545 essendo 1 quella dell’aria)

Metodo semplificato con l’uso di prospetti

 ll metodo di dimensionamento dell’impianto interno è indicato nella Norma UNI 7129/08.

Le sezioni delle tubazioni costituenti l’impianto devono essere tali da garantire una fornitura di gas sufficiente a coprire la massima richiesta limitando la perdita di pressione fra il contatore e qualsiasi apparecchio di utilizzazione a valori non maggiori di:

– 0,5 mbar per i gas della 1a famiglia (gas manifatturato);

– 1,0 mbar per i gas della 2a famiglia (gas naturale);

– 2,0 mbar per i gas della 3a famiglia (GPL).

Qualora a monte del contatore sia installato un regolatore di pressione, si ammettono perdite di carico doppie di quelle sopra riportate.

ll dimensionamento può avvenire nel modo seguente:

  • in base alla portata termica nominale, riportata sulla targa degli apparecchi utilizzatori, si determina la massima portata oraria in volume richiesta per tratto di impianto;
  • si misura lo sviluppo geometrico delle tubazioni e si sommano ad esso le lunghezze equivalenti dei pezzi speciali presenti ottenendo le lunghezze virtuali.

Lunghezze equivalenti dei pezzi speciali (m)

Gas naturale – Miscele arialCH4 – Gas di cracking

Ø interno mm

curva 90°

raccordo a T

raccordo a croce

gomito

rubinetto

< 22,3

0,2

0,8

1,5

1,0

0,3

da 22,3 a 53,9

0,5

2,0

4,0

1,5

0,8

da 53,9 a 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 di petrolio liquefatto – Miscele a base di GPL

Ø interno mm

curva 90°

raccordo a T

raccordo a croce

gomito

rubinetto

< 22,3

0,2

1,0

2,0

1,0

0,3

da 22,3 a 53,9

0,5

2,5

5,0

2,0

0,8

da 53,9 a 81,7

1,0

4,5

9,0

3,0

1,5

> 81,7

1,5

7,5

15,0

5,0

2,0

  • in base alla densità relativa del gas e al tipo di tubo adottato si sceglie il prospetto corrispondente e si procede al dimensionamento tratto per tratto, adottando per le lunghezze virtuali e portate i valori più vicini per eccesso dati dal prospetto e da questo ricavando il diametro da adottare.

Esempio tratto da UNI 7129/08 (vedi):

 Supponiamo di utilizzare un gas naturale avente potere calorifico superiore Pcs = kW 10,64 (Hs 38311 kJ/mc) e potere calorifico inferiore Pci = kW 9.6 (Hi = 34560 kJ/mc), con densità d = 0,6.

Si consideri il dimensionamento di un impianto interno, in tubo di acciaio per alimentare i seguenti apparecchi

Esempio di impianto interno

Dimensioni in m

Piano cottura

portata termica nominale Qn= 5,5 kW

portata volumica Qv = (Qn/Pcs) 5,5/10,64 = 0,5 m3/h

Caldaia

portata termica nominale Qn= 15,0 kW

portata volumica Qv = (Qn/Pci) 15,0/9,6 = 1,6 m3/h

Scaldabagno

portata termica nominale Qn= 18,0 kW

portata volumica Qv = (Qn/Pci) 18,0/9,6 = 1,9 m3/h

Stufa

portata termica nominale Qn= 9,5 kW

portata volumica Qv = (Qn/Pci) 9,5/9,6 = 1,0 m3/h

Portata termica nominale S Qn = 48,0 kW

Portata volumica totale S Qv = 5,0 m’/h

Nota: nell’esempio il piano cottura e la stufa sono collegate all’impianto con attacco rigido di piccola lunghezza; nel calcolo delle lunghezze non si è tenuto conto dell’impiego di tubi flessibili per il collegamento dei due apparecchi.

ll dimensionamento procede tratto per tratto. Se al termine del calcolo si sono trovati diametri diversi da quelli utilizzati per il calcolo delle lunghezze virtuali, occorre ripetere il dimensionamento con secondo tentativo.


Calcolo della lunghezza virtuale della tubazione e del diametro della tubazione tramite l’uso dei prospetti

esempio gas naturale in tubo di acciaio

Tratto A-C

Portata termica Qn = 48,0 kW

Portata (Qv) = 5,0 m3/h

Lunghezza geometrica del tronco C = 3,0 m

Lunghezze geometrica del tronco più lungo A-M (misurata dal contatore e l’apparecchio più lontano alimentato dal tronco) = 11,0 m

Calcolo lunghezze equivalenti dei pezzi speciali (rubinetto in A = 0.8 m – gomito in B = 1.5 m – T in C = 2.0 m – curva in E = 0.5 m – croce in F = 4.0 m – curva in L = 0.5 m – curva in M = 0.5 m – rubinetto in M = 0.8 m) = 16.6 m

Lunghezza virtuale del tronco più lungo A-M (lunghezza totale maggiorata delle lunghezze equivalenti ai cambiamenti di direzione): 11,0 + 10,6 = 21,6m

Dal prospetto.2 (gas naturale densità 0,6 tubazioni di acciaio), si ottiene in corrispondenza dei valori approssimati per eccesso della lunghezza virtuale e della portata, il valore del diametro interno (Øi).

Øi = 27,9 mm (1″)

ln modo analogo si procede per gli altri tratti di impianto.

Tratto C-F

Portata termica Qn = 42,5 kW

Portata (Qv) = 4,50 mc/h

Lunghezza geometrica del tronco C-F= 4,0 m

Lunghezza virtuale del tratto più lungo A-M = 21,6 m

Øi= 27,9 mm (1″)

Tratto F-M

Portata termica Qn = 15,0 kW

Portata (Qv) = 1,60 m3/h

Lunghezza geometrica del tratto F-M = 4,0m

Lunghezza virtuale del tratto più lungo A-M = 21,6 m

Øi = 22,5 mm (3/4″)

Tratto C-D

Portata termica Qn = 5,5 kW

Portata (Qv) = 0.50 mc/h

Lunghezza geometrica del tronco C-D = 1,8 m

Lunghezze geometrica del tratto più lungo A-D = 4,8 m

Calcolo lunghezze equivalenti dei pezzi speciali (rubinetto in A = 0,8m – gomito in B = 1,0m – T in C = 0,8 m – gomito in D = 1,0 m – rubinetto in D = 0,3m) = 3,4 m

Lunghezza virtuale del tronco più lungo A-D= (3,4+4,8) = 8,2 m

Øi = 13.2 mm (3/8″)

Tratto F-G

Portata termica Qn = 18,0 kW

Portata (Qv) = 1,90 mc/h

Lunghezza geometrica del tronco F-G = 0,4 m

Lunghezze geometrica del tratto più lungo A-G = 7,4 m

Calcolo lunghezze equivalenti dei pezzi speciali (rubinetto in A =0,8 m – gomito in B = 1,5m – T in C = 2,0 m – curva in E = 0,5 m – croce in F = 4,0 m – rubinetto in G = 0,8m) = 9,6 m

Lunghezza virtuale del tronco più lungo A-G = (7,4+9,6) = 17,0 m

Øi = 22,3 mm (3/4″)

Tratto F-l

Portata termica Qn = 9,5 kW

Portata (Qv) = 1,0 mc/h

Lunghezza geometrica del tronco F-l = 2,5 m

Lunghezze geometrica del tratto più lungo A-l = 9,5 m

Calcolo lunghezze equivalenti dei pezzi speciali (rubinetto in A =0,8 m – gomito in B = 1 m – T in C = 0,8 m – curva in E = 0,2 m – croce in F = 1,5 – curva in G = 0,2 m – rubinetto in G = 0,3 m) = 4,3 m

Lunghezza virtuale del tratto più lungo A-l = (9,5+4,3) 13,8 m

Øi= 13,2 mm (3/8″)


Tabella delle portate gas secondo UNI 7129 – 2008

(escluso prospetto 1 e 4 – rif. UNI 7129-2001 per gas manifatturato)

Prospetto 1

Portata in volume (mc/h a 15°C) per gas manifatturato, densità 0,85 calcolate per tubazioni di acciaio, con perdita di carico 0,5 mbar
Filettatura  3/8  1/2  3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2,5 3
Øi mm 13,2 16,7 22,5 27,9 36,6 42,5 53,9 69,7 81,7
s mm 2 2,3 2,3 2,9 2,9 2,9 3,2 3,2 3,6
Lunghezza virtuale m Portata in volume 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

Prospetto 2

Portata in volume (mc/h a 15°C) per gas naturale, densità 0,6 calcolate per tubazioni di acciaio, con perdita di carico 1 mbar
Filettatura  3/8  1/2  3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2,5 3
Øi mm 13,2 16,7 22,5 27,9 36,6 42,5 53,9 69,7 81,7
s mm 2 2,3 2,3 2,9 2,9 2,9 3,2 3,2 3,6
Lunghezza virtuale m Portata in volume 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

Prospetto 3

Portata in volume (mc/h a 15°C) per miscele GPL, densità 1,69 calcolate per tubazioni di acciaio, con perdita di carico 2 mbar
Filettatura  3/8  1/2  3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2,5 3
Øi mm 13,2 16,7 22,5 27,9 36,6 42,5 53,9 69,7 81,7
s mm 2 2,3 2,3 2,9 2,9 2,9 3,2 3,2 3,6
Lunghezza virtuale m Portata in volume 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

Prospetto 4

Portata in volume (mc/h a 15°C) per gas manifatturato, densità 0,85 calcolate per tubazioni in rame, con perdita di carico 0,5 mbar
Ø mm 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 19,0
s mm 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,50
Lunghezza virtuale m Portata in volume 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

Prospetto 5

Portata in volume (mc/h a 15°C) per gas naturale, densità 0,6 calcolate per tubazioni di rame, con perdita di carico 1 mbar
Øe mm 12 14 15 16 18 22 28 35 42 54
Øi mm 10 12 13 14 16 20 26 33 39 51
s mm 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,5 1,5
Lunghezza virtuale m Portata in volume 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

Prospetto 6

Portata in volume (mc/h a 15°C) per miscele di GPL, densità 1,69 calcolate per tubazioni di rame, con perdita di carico 2 mbar
Øe mm 12 14 15 16 18 22 28 35 42 54
Øi mm 10 12 13 14 16 20 26 33 39 51
s mm 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,5 1,5
Lunghezza virtuale m Portata in volume 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

Prospetto 7

Portata in volume (mc/h a 15°C) per gas naturale, densità 0,6 calcolate per tubazioni di polietilene, con perdita di carico 1 mbar
Øe mm 25 32 40 50 63 75 90 110
Øi mm 19 26 34 44 55,8 66,4 79,6 97,4
s mm 3,0 3,0 3,0 3,0 3,6 4,3 5,2 6,3
Lunghezza virtuale m Portata in volume 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

Prospetto 8

Portata in volume (mc/h a 15°C) per miscele di GPL, densità 1,69 calcolate per tubazioni di polietilene, con perdita di carico 2,0 mbar
Øe mm 25 32 40 50 63 75 90 110
Øi mm 19 26 34 44 55,8 66,4 79,6 97,4
s mm 3,0 3,0 3,0 3,0 3,6 4,3 5,2 6,3
Lunghezza virtuale m Portata in volume 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

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