Los sistemas de agua refrigerada conectan todos los equipos mediante tuberías de agua refrigerada. Sin utilizar un software sofisticado, ¿cómo dimensionar las tuberías de agua enfriada con un gráfico?
A continuación, compartiré cómo dimensiono las tuberías de agua enfriada usando el Tabla de pérdida por fricción del sistema de tubería cerrada por transportista. Usaré una pérdida por fricción de 8 pies de agua por cada 100 pies y una velocidad de 10 pies por segundo para dimensionar la tubería de agua enfriada.
Tenga en cuenta que estoy usando el gráfico para sistemas de tuberías cerrados porque la tubería de agua enfriada en el enfriador y el acondicionador de aire es de circuito cerrado.
Sin embargo, en mi opinión, el tamaño de la tubería de agua enfriada resultante debe tomarse como una referencia en lugar de un valor absoluto porque debemos considerar el precio de las tuberías de agua enfriada y optimizar el tamaño final de la tubería de agua enfriada.
¿Cómo leer la tabla de pérdidas por fricción?
Usaremos los 4 elementos en la tabla de pérdida por fricción para dimensionar las tuberías de agua enfriada. A continuación, explicaré cada uno de ellos y cómo los vamos a utilizar.
Pérdida por fricción: ¿Cuánta resistencia al agua fría?
La pérdida por fricción es la cantidad de resistencia ejercida sobre el agua enfriada debido al contacto con la superficie interna de las tuberías de agua enfriada. En otras palabras, la pérdida por fricción nos dice la distancia que el agua enfriada no puede recorrer debido a la fricción.
La pérdida por fricción se expresa en pies de agua por cada 100 pies. La unidad de medida de la pérdida por fricción nos dice cuántos pies de distancia se pierden por cada 100 pies. Por ejemplo, una pérdida por fricción de 8 pies de agua por cada 100 pies significa que el agua enfriada viaja 8 pies menos por cada 100 pies que viaja.
Las tuberías más pequeñas generalmente tienen una mayor pérdida por fricción. Un sistema de enfriamiento de agua con pérdida por fricción alta requiere una altura de bomba más alta para impulsar el agua enfriada y, por lo tanto, costos de bomba más altos. Por el contrario, un sistema de enfriamiento de agua con baja pérdida por fricción requiere tuberías de agua enfriada más grandes y, por lo tanto, un costo de tubería más alto. Por lo tanto, tenemos que luchar por un punto de equilibrio.
“Un sistema de recirculación está dimensionado para proporcionar un equilibrio razonable entre una mayor potencia de bombeo debido a la alta pérdida por fricción y un mayor costo inicial de tubería debido a los grandes tamaños de tubería. En grandes aplicaciones de aire acondicionado, este punto de equilibrio a menudo se toma como una tasa de fricción máxima de 10 pies de agua por 100 pies de longitud de tubería equivalente”.
Sistema de aire acondicionado Carrier, desde 1915
Carrier recomendó la pérdida por fricción de no más de 10 pies de agua por cada 100 pies. Practico usar no más de 8 pies de pérdida por fricción al dimensionar las tuberías de agua fría.
Flujo: ¿Cuánta agua enfriada fluye dentro de la tubería de agua enfriada?
El caudal o tasa de flujo de agua enfriada es la cantidad de volumen de agua requerida para viajar dentro de las tuberías de agua enfriada. El caudal se expresa en galones por minuto (GPM). No es difícil entender que las tuberías deben dimensionarse en función del caudal de agua.
Cada enfriador tiene un caudal de agua enfriada requerido para su capacidad de enfriamiento nominal. En general, cuanto menor sea el caudal de agua enfriada, menor será la capacidad de refrigeración. Por lo tanto, debemos dimensionar las tuberías de agua enfriada en función de la cantidad de agua enfriada requerida para cada enfriador. El caudal de agua enfriada requerido generalmente se puede encontrar en las especificaciones de su enfriador.
Cuando se trata de dimensionar el cabezal de la tubería de agua enfriada, simplemente agregamos todas las tasas de flujo de agua enfriada asociadas y usamos la tabla nuevamente para encontrar el tamaño de tubería correspondiente.
Velocidad: ¿Qué tan rápido se mueve el agua enfriada dentro de la tubería de agua enfriada?
| Tamaño de la tubería (en) |
Caudal | Velocidad | Caída de presión | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| (GPM de EE. UU.) | (litro/s) | (pies/s) | (milisegundo) | (pieH2O/100 pies) | (Pa/100 m) | |
| 4 | 140 | 9 | 3.5 | 1.1 | 2.2 | 21827 |
| 6 | 380 | 24 | 4.2 | 1.3 | 1.9 | 18877 |
| 8 | 650 | 41 | 4.2 | 1.3 | 1.4 | 13371 |
| ¿Qué es (EE. UU.) RT? El término tonelada de refrigeración se usa comúnmente, y se usa principalmente, en América del Norte. Es una unidad de medida para la capacidad de enfriamiento de una máquina de refrigeración. Tiene algunas variantes, y a veces se le llama una tonelada de refrigeración o simplemente RT para abreviar. El término tonelada de refrigeración es un poco... | 1100 | 69 | 4.2 | 1.3 | 1.2 | 11700 |
| 12 | 1800 | 114 | 4.5 | 1.4 | 1.2 | 12093 |
| 14 | 2200 | 139 | 5.1 | 1.6 | 1.1 | 11208 |
| dieciséis | 3300 | 208 | 5.9 | 1.8 | 1.2 | 11405 |
| 18 | 4500 | 284 | 6.2 | 1.9 | 1.2 | 11503 |
| 20 | 6000 | 379 | 6.7 | 2.0 | 1.2 | 11503 |
| 24 | 11000 | 694 | 7.8 | 2.4 | 1.2 | 11700 |
| 30 | 19000 | 1199 | 8.7 | 2.6 | 1.1 | 10913 |
| 3 | 70 | 4 | 3.0 | 0.9 | 2.3 | 22712 |
Tuberías principales: caudal, velocidad y caída de presión máximos permitidos
La velocidad es la velocidad del agua enfriada cuando viaja dentro de las tuberías de agua enfriada. La velocidad se expresa en pies por segundo (fps). Necesitamos considerar qué tan rápido se mueve el agua enfriada dentro de las tuberías de agua enfriada. Cuanto más rápido viaje el agua enfriada dentro de las tuberías de agua enfriada, más rápida será la erosión en las tuberías de agua enfriada y, por lo tanto, menor será la vida útil de las tuberías de agua enfriada.
En general, cuanto más rápido se mueva el agua enfriada, menor será la vida útil de la tubería de agua enfriada. Practico usando no más de 10 fps para la velocidad del agua helada.
Tamaño de la tubería: ¿Cuál es el tamaño de la tubería de agua enfriada resultante?
El tamaño de tubería resultante se expresa en pulgadas. Podemos comprar tuberías de agua refrigerada de tamaño estándar a proveedores locales de tuberías de agua refrigerada. No hay tamaños extraños como 30 mm, 60 mm y 70 mm, a menos que estén hechos a medida.
Dimensionamiento de tuberías de agua enfriada utilizando un gráfico de pérdida por fricción
Le sugiero que imprima la tabla de pérdida por fricción para facilitar el proceso de dimensionamiento. A continuación, proporcionaré una guía paso a paso sobre cómo dimensiono las tuberías de agua enfriada usando la tabla de pérdida por fricción:
Solucione la pérdida por fricción del agua helada
- El criterio de diseño para la pérdida por fricción no es más de 8 pies.
- Resalte el eje de pérdida por fricción a 8 pies.
Limite la velocidad del agua helada
- Los criterios de diseño de la la velocidad no es más de 10 pies.
- Resalte el eje de velocidad a 10 pies.
Determine el tamaño de la tubería de agua enfriada
- Tire de la línea horizontal para el flujo a 4,8 GPM (línea azul) y encuentre el tamaño de la tubería dentro de los criterios de diseño.
- Para este ejemplo, obtengo un tamaño de tubería de 3/4″ (línea rosa). Compruebo tanto la pérdida por fricción como la velocidad, que son 5,5 pies y 2,8 fps respectivamente.
- Tanto la pérdida por fricción como la velocidad están dentro de los criterios de diseño. Así, un El tamaño de tubería de 3/4″ es adecuado.
Optimice el tamaño de la tubería de agua enfriada
- Recuerde optimizar siempre el tamaño de la tubería. Pruebe con un tamaño de tubería más pequeño en un esfuerzo por reducir el costo de la tubería.
- Por ejemplo, si utilizo un tamaño de tubería de 1/2″, obtuve una pérdida por fricción y una velocidad de 22 pies y 5 fps respectivamente.
- La pérdida por fricción está fuera de los criterios de diseño y por lo tanto, un El tamaño de tubería de 1/2″ no es adecuado.
- Por lo tanto, el tamaño final de la tubería de agua enfriada sigue siendo de 3/4″ para agua enfriada con un caudal de 4,8 GPM.
No olvide la velocidad al dimensionar tuberías grandes
La mayoría de las veces, la pérdida por fricción es el factor principal al dimensionar las tuberías de agua enfriada porque las tuberías pequeñas son más comunes. Por lo tanto, a menudo olvidamos que a partir de alrededor de 400 GPM, la velocidad se convierte en el factor principal. Por lo tanto, muchas personas cometieron el error, incluyéndome a mí.
Sea flexible con el tamaño de la tubería de agua enfriada
A veces, puede encontrarse en una situación en la que hay dos opciones o el tamaño de la tubería resultante es muy parecido. En tales casos, a menudo debe decidir entre rendimiento, confiabilidad y costo.
El gráfico anterior es un ejemplo de tal situación. Por ejemplo, si está dimensionando una tubería de agua enfriada para un flujo de agua enfriada de 1000 GPM, obtendrá un tamaño de tubería de 8″ con pérdida por fricción y velocidad muy por debajo de los criterios de diseño. Por otro lado, puede optar por un tamaño de tubería de 6″ con una velocidad de poco más de 10 fps.
Si me pregunta, probablemente opte por un tamaño de tubería de 6″, especialmente cuando la velocidad es solo 1 fps más que el criterio de diseño, que es de 10 fps, considerando el costo.
Pensamiento final
Como regla general, el costo de las tuberías de agua enfriada aumenta exponencialmente con el tamaño debido no solo al material, sino también al aislamiento, el revestimiento, la mano de obra y la logística. Un tamaño más grande puede ser muchas veces más difícil de instalar.
Otra cosa a considerar es la longitud de la tubería. Si la longitud de la tubería de agua enfriada es relativamente corta y su bomba tiene una cabeza de bomba excedente, puede aumentar la pérdida por fricción permitida de 8 pies a 10 pies o más.
De manera similar, si la tubería de agua enfriada es muy larga, es posible que desee reducir la pérdida por fricción de 8 pies a 6 pies o menos para asegurarse de que el agua enfriada pueda llegar al acondicionador de aire más lejano.