Dimensionamiento de tuberías de agua

Dimensione/verifique los diámetros internos para agua presurizada o drenaje por gravedad Manning.

Propósito y alcance

Dimensione/verifique los diámetros internos para agua presurizada o drenaje por gravedad Manning.

Agua pura; no reemplaza las comprobaciones de glicol, sobretensiones o redes ramificadas. Manning supone un flujo uniforme y estable en una tubería circular parcialmente llena; relación de profundidad máxima 10–80%.

Entradas

Utilice dibujos, condiciones de diseño y datos del fabricante. Las unidades y los valores de ejemplo siguen a la calculadora; Los valores de ejemplo no son requisitos de diseño universal.

Parámetro	Valor / interpretación
Sistema/diseño preestablecido · mm	Seleccionar el material/sistema apropiado para la aplicación real; verificar los valores de referencia.
Caudal de agua	Caudal volumétrico en el lugar de cálculo; Verifique la unidad seleccionada.
Diámetro interior · mm	Diámetro interno real a partir de las dimensiones de la tubería/espesor de pared, no DN.
Material · mm	Seleccionar el material/sistema apropiado para la aplicación real; verificar los valores de referencia.
Velocidad máxima · m/s	Proyecta la velocidad máxima, no un límite universal.
Pérdida máxima por fricción · Pa/m	Pérdida máxima por fricción por metro, en Pa/m.
Temperatura del agua · °C	Temperatura del agua utilizada para las propiedades del fluido.
Rugosidad absoluta ε · mm	Rugosidad absoluta de la superficie interna de la tubería/conducto, en mm.
Longitud de la sección de tubería · m	Longitud real de la sección; incluir tanto el suministro como la devolución cuando sea necesario.
Pendiente · %	Pendiente longitudinal de la tubería de gravedad; el campo usa %, así que ingrese 1 para 1%.
Profundidad máxima y/D · %	Relación profundidad del agua/diámetro interno y/D, un límite de profundidad en lugar de un caudal.
Manning sustantivo, masculino—	Coeficiente de rugosidad de Manning para material/condición; distinta de la rugosidad absoluta de Darcy ε.
Velocidad mínima · m/s	Velocidad mínima requerida por el diseño del drenaje.
Velocidad máxima · m/s	Seleccionar el material/sistema apropiado para la aplicación real; verificar los valores de referencia.

Pasos

Seleccione agua fría, suministro de agua a presión o drenaje por gravedad antes de ingresar datos.
Para tuberías de presión, utilice los límites de diámetro interno, temperatura, rugosidad y velocidad/Pa/m. Para drenaje utilice pendiente, n, relación de profundidad y límites de velocidad.
Seleccione un candidato o verifique una tubería existente, revise las advertencias y guarde cada sección.

Ejemplo resuelto

Este ejemplo de entrenamiento reproducible utiliza los valores siguientes. Seleccione el modo apropiado y sobrescriba los valores restaurados del proyecto. Las tasas de ejemplo, los valores K y las pérdidas de equipos son suposiciones, no criterios de diseño obligatorios.

Los ejemplos usan punto decimal y no llevan separador de miles.

Todas las entradas de ejemplo

Parámetro	Valor / interpretación
Sistema	Enfriador / presión
Caudal	10
Unidad	m³/h
Diámetro interior	100 mm
Temperatura	7 °C
Rugosidad	0.045 mm
Longitud	10 m
Velocidad máxima	2 m/s
Índice de fricción máximo	300 Pa/m

Utilice el modo de verificación para el ejemplo principal, no la selección automática de tamaño. El ejemplo del agua utiliza primero el ajuste preestablecido de agua fría a presión; su segundo ejemplo utiliza drenaje por gravedad.

Resultados esperados (redondeados)

Parámetro	Valor / interpretación
Velocidad	0.35 m/s
Tasa de pérdida por fricción	16.01 Pa/m
Pérdida de sección	0,16kPa
Ejemplo de gravedad: interior D 150 mm, Q 10 m³/h, pendiente 1%, n 0,013, relación de profundidad máxima 70% → relación de profundidad real	28.92 %
Velocidad de gravedad	0.66 m/s

Pequeñas diferencias en el redondeo mostrado son normales. Un resultado que supere los límites introducidos no establece la idoneidad para el sistema completo.

Método y limitaciones

Tuberías presurizadas: V = Q/A; Re = ρVD/μ; R = fρV²/(2D). El factor Darcy utiliza 64/Re para flujo laminar y Colebrook para Re ≥ 4000. La región de transición de 2.300 a 4.000 se interpola y marca. La densidad y la viscosidad son aproximadas para agua pura entre 1 y 80 °C.

Drenaje por gravedad: Q = A·Rh^(2/3)·√S/n, con Rh = A/P. La profundidad de flujo normal en una tubería circular se resuelve a partir del flujo, la pendiente y el n de Manning. La profundidad máxima se limita al 10–80 % para utilizar la rama monótona. Sólo se conservan tuberías con suficiente capacidad y velocidades dentro de los límites mínimo y máximo.

Solo secciones de tubería recta; excluye accesorios, válvulas, equipos, cambios de elevación, presión residual requerida, flujo inestable y redes ramificadas. Los ajustes preestablecidos de material y diseño son valores de referencia editables.

EPA EPANET — tuberías presurizadas · EPA SWMM — sistema hidráulico de drenaje

Errores comunes

Introducir DN en lugar de diámetro interno; leer mal las unidades de pendiente; asumiendo capacidad hidráulica se verifica la ventilación de toda la red.

Proyectos e informes

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Los resultados guardados no se recalculan automáticamente cuando cambia otra herramienta. Revise cualquier advertencia de dependencia, vuelva a calcular y actualice los resultados afectados.

Referencias y herramientas relacionadas

EPA — EPANET / SWMM

La herramienta implementa los métodos y límites establecidos anteriormente; vincular una norma no establece el cumplimiento total de esa norma.