Calculadora para calcular el aislamiento térmico de tuberías de calefacción para tendido exterior

Elegir un calentador

La razón principal de la congelación de las tuberías es la tasa de circulación insuficiente del portador de energía. En este caso, a temperaturas del aire bajo cero, puede comenzar el proceso de cristalización del líquido. Por lo tanto, el aislamiento térmico de alta calidad de las tuberías es vital.

Afortunadamente, nuestra generación es increíblemente afortunada. En el pasado reciente, el aislamiento de tuberías se realizaba con una sola tecnología, ya que solo había un aislamiento: lana de vidrio. Los fabricantes modernos de materiales de aislamiento térmico ofrecen simplemente la más amplia selección de aislamiento de tuberías, que difieren en composición, características y método de aplicación.

No es del todo correcto compararlos entre sí, y más aún decir que uno de ellos es el mejor. Así que echemos un vistazo a los tipos de materiales de aislamiento de tuberías.

Por alcance:

• para tuberías de suministro de agua fría y caliente, tuberías de vapor de sistemas de calefacción central, diversos equipos técnicos;
• para sistemas de alcantarillado y drenaje;
• para tuberías de sistemas de ventilación y equipos de congelación.

En apariencia, lo que, en principio, explica de inmediato la tecnología para el uso de calentadores:

• rollo;
• frondoso;
• caja;
• torrencial;
• combinado (esto ya se refiere al método de aislamiento de tuberías).

Los principales requisitos para los materiales con los que se fabrica el aislamiento de las tuberías son una baja conductividad térmica y una buena resistencia al fuego.

Los siguientes materiales se ajustan a estos importantes criterios:

Lana mineral. La mayoría de las veces se vende en forma de rollos. Adecuado para el aislamiento de tuberías con refrigerante a alta temperatura. Sin embargo, si se utiliza lana mineral para aislar tuberías en grandes volúmenes, esta opción no será muy rentable en términos de ahorro. El aislamiento térmico con lana mineral se produce mediante bobinado, seguido de su fijación con hilo sintético o alambre de acero inoxidable.

En la foto, una tubería aislada con lana mineral.

Se puede utilizar tanto a bajas como a altas temperaturas. Adecuado para tuberías de acero, metal-plástico y otros polímeros. Otra característica positiva es que el poliestireno expandido tiene forma cilíndrica y su diámetro interior se puede seleccionar para adaptarse al tamaño de cualquier tubería.

Penoizol. Por sus características, está muy relacionado con el material anterior. Sin embargo, el método de instalación de penoizol es completamente diferente: su aplicación requiere una instalación de rociado especial, ya que es una mezcla líquida de componentes. Después de que el penoizol se endurece, se forma una capa hermética alrededor de la tubería, que casi no permite que pase el calor. La ventaja aquí también es la falta de sujeción adicional.

Penoizol en acción

Espuma de lámina. El último desarrollo en el campo de los materiales de aislamiento, pero ya ha ganado adeptos entre los ciudadanos rusos. Penofol consta de papel de aluminio pulido y una capa de espuma de polietileno.

¡Este diseño de dos capas no solo retiene el calor, sino que incluso actúa como una especie de calentador! Como sabe, la lámina tiene propiedades reflectantes del calor, lo que le permite acumular y reflejar el calor en la superficie aislada (en nuestro caso, se trata de una tubería).

Además, el penofol de aluminio es ecológico, ligeramente inflamable, resistente a temperaturas extremas y alta humedad.

Como puedes ver, ¡hay un montón de materiales! Hay mucho para elegir cómo aislar las tuberías. Pero al elegir, no olvide tener en cuenta las características del entorno, las características del aislamiento y su facilidad de instalación. Bueno, no estaría de más calcular el aislamiento térmico de las tuberías para hacer todo de manera correcta y confiable.

Colocación de aislamiento

El cálculo del aislamiento depende de qué tendido se utilice. Puede ser externo o interno.

Se recomienda el aislamiento externo para proteger los sistemas de calefacción. Se aplica a lo largo del diámetro exterior, proporciona protección contra la pérdida de calor, la aparición de rastros de corrosión. Para determinar el volumen de material, es suficiente calcular el área superficial de la tubería.

El aislamiento térmico mantiene la temperatura en la tubería, independientemente del impacto de las condiciones ambientales.

La colocación interna se utiliza para la plomería.

Protege perfectamente contra la corrosión química, evita la pérdida de calor por las vías de agua caliente. Por lo general, este es un material de revestimiento en forma de barnices, morteros especiales de cemento y arena. La elección del material también se puede realizar en función de la junta que se vaya a utilizar.

La colocación de canales es la más solicitada. Para esto, se organizan preliminarmente canales especiales y se colocan las pistas en ellos. El método de colocación sin canales es menos utilizado, ya que se requiere equipo especial y experiencia para realizar el trabajo.El método se utiliza cuando no es posible realizar trabajos de excavación de zanjas.

Instalación de aislamiento

El cálculo de la cantidad de aislamiento depende en gran medida del método de su aplicación. Depende del lugar de aplicación: para una capa aislante interna o externa.

Puede hacerlo usted mismo o usar el programa, una calculadora para calcular el aislamiento térmico de las tuberías. El revestimiento de la superficie exterior se utiliza para tuberías de agua caliente a altas temperaturas para protegerlas de la corrosión. El cálculo con este método se reduce a determinar el área de la superficie exterior del sistema de suministro de agua, para determinar la necesidad por metro lineal de tubería.

Para tuberías para redes de agua, se utiliza aislamiento interno. Su objetivo principal es proteger el metal de la corrosión. Se utiliza en forma de barnices especiales o una composición de cemento y arena con una capa de varios mm de espesor.

La elección del material depende del método de colocación: canal o sin canal. En el primer caso, se colocan bandejas de hormigón en el fondo de la zanja abierta para su colocación. Los canalones resultantes se cierran con cubiertas de hormigón, después de lo cual el canal se rellena con tierra previamente excavada.

La colocación sin canales se utiliza cuando no es posible excavar una tubería principal de calefacción.

Esto requiere un equipo de ingeniería especial. Calcular el volumen de aislamiento térmico de tuberías en calculadoras en línea es una herramienta bastante precisa que le permite calcular la cantidad de materiales sin jugar con fórmulas complejas. Las tasas de consumo de material se dan en el SNiP correspondiente.

Publicado: 29 de diciembre de 2017

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• Fecha: 15-04-2015Visualizaciones: 139Comentarios: Calificación: 26

El cálculo adecuado del aislamiento térmico de la tubería puede aumentar significativamente la vida útil de las tuberías y reducir su pérdida de calor.

Sin embargo, para no cometer errores en los cálculos, es importante tener en cuenta incluso los matices menores.

El aislamiento térmico de tuberías evita la formación de condensados, reduce el intercambio de calor de las tuberías con el medio ambiente y asegura la operatividad de las comunicaciones.

Opciones de aislamiento de tuberías

Finalmente, considere tres formas efectivas de aislamiento térmico de tuberías.

Tal vez uno de ellos te atraiga:

1. Aislamiento con cable calefactor. Además de los métodos de aislamiento tradicionales, existe un método alternativo. El uso de un cable es muy conveniente y productivo, dado que se necesitan solo seis meses para proteger la tubería de la congelación. En el caso de las tuberías de calefacción con cable, se produce un importante ahorro de esfuerzo y dinero que habría que destinar a labores de suelo, material de aislamiento y otros puntos. Las instrucciones de funcionamiento permiten ubicar el cable tanto fuera de las tuberías como dentro de ellas.

Aislamiento térmico adicional con cable calefactor

1. Calentamiento de aire.El error de los modernos sistemas de aislamiento térmico es este: a menudo no se tiene en cuenta el hecho de que la congelación del suelo se produce de acuerdo con el principio de "arriba hacia abajo". El flujo de calor proveniente de las profundidades de la tierra tiende hacia el proceso de congelación. Pero dado que el aislamiento se lleva a cabo en todos los lados de la tubería, resulta que también lo aislaré del calor ascendente. Por lo tanto, es más racional montar un calentador en forma de paraguas sobre las tuberías. En este caso, la capa de aire será una especie de acumulador de calor.
2. "Tubo en un tubo". Aquí, se coloca otra tubería en tuberías de polipropileno. ¿Cuáles son las ventajas de este método? En primer lugar, las ventajas incluyen el hecho de que la tubería se puede calentar en cualquier caso. Además, es posible calentar con un dispositivo de succión de aire caliente. Y en situaciones de emergencia, puede estirar rápidamente la manguera de emergencia, evitando así todos los puntos negativos.

Aislamiento tubo en tubo

Cálculo del volumen de aislamiento de tuberías y colocación del material.

• Tipos de materiales aislantes Colocación de aislamiento Cálculo de materiales aislantes para tuberías Eliminación de defectos de aislamiento

El aislamiento de las tuberías es necesario para reducir significativamente la pérdida de calor.

Se requiere un cálculo preliminar del volumen del aislamiento de la tubería. Esto permitirá no solo optimizar costos, sino también garantizar la ejecución competente de los trabajos, manteniendo las tuberías en condiciones adecuadas. El material seleccionado correctamente puede prevenir la corrosión, mejorar el aislamiento térmico.

Esquema de aislamiento de tuberías.

Hoy en día, se pueden utilizar diferentes tipos de revestimientos para proteger las pistas. Pero es necesario tener en cuenta exactamente cómo y dónde se realizarán las comunicaciones.

Para tuberías de agua, se pueden usar dos tipos de protección a la vez: revestimiento interno y externo. Para rutas de calefacción, se recomienda usar lana mineral o lana de vidrio, y para las industriales, comprar espuma de poliuretano. Los cálculos se realizan por diferentes métodos, todo depende del tipo de recubrimiento elegido.

Características del tendido de redes y metodología de cálculo normativa

Realizar cálculos para determinar el grosor de la capa de aislamiento térmico de las superficies cilíndricas es un proceso bastante laborioso y complejo.

Si no está listo para confiarlo a especialistas, debe abastecerse de atención y paciencia para obtener el resultado correcto. La forma más común de calcular el aislamiento térmico de las tuberías es calcular según los indicadores normalizados de pérdida de calor.

El hecho es que SNiP estableció los valores de pérdida de calor por tuberías de diferentes diámetros y con varios métodos para tenderlas:

Esquema de aislamiento de tuberías.

• camino abierto en la calle;
• abierto en una habitación o túnel;
• manera sin canales;
• en canales intransitables.

La esencia del cálculo es la selección del material aislante térmico y su espesor de tal manera que la cantidad de pérdida de calor no exceda los valores prescritos en SNiP. La metodología de cálculo también está regulada por documentos reglamentarios, es decir, por el Código de Reglas correspondiente. Este último ofrece una metodología un poco más simplificada que la mayoría de las referencias técnicas existentes. Las simplificaciones se concluyen en tales momentos:

La pérdida de calor durante el calentamiento de las paredes de la tubería por el medio transportado en ella es insignificante en comparación con las pérdidas que se pierden en la capa de aislamiento exterior. Por esta razón, se les permite ignorarlos.
La gran mayoría de todas las tuberías de proceso y de red están hechas de acero, su resistencia a la transferencia de calor es extremadamente baja. Especialmente cuando se compara con el mismo indicador de aislamiento.

Por lo tanto, se recomienda no tener en cuenta la resistencia a la transferencia de calor de la pared metálica de la tubería.

Cálculo térmico de la red de calor.

Para el cálculo térmico, tomaremos los siguientes datos:

· temperatura del agua en la tubería de suministro 85 °C;

· la temperatura del agua en la tubería de vuelta 65 оС;

· temperatura media del aire para el período de calefacción de la República de Moldavia +0,6 °C;

Calcular las pérdidas de tuberías no aisladas. Se puede hacer una determinación aproximada de las pérdidas de calor por 1 m de una tubería sin aislamiento, según la diferencia de temperatura entre la pared de la tubería y el aire ambiente, utilizando un nomograma. El valor de la pérdida de calor, determinado por el nomograma, se multiplica por los factores de corrección:

donde: a - factor de corrección teniendo en cuenta la diferencia de temperatura, a=0,91;

B es la corrección por radiación, para D=45 mm y D= 76 mm B=1.07, y para D=133mm B=1,08;

yo — longitud de la tubería, m.

Pérdidas de calor de 1 m de tubería sin aislamiento, determinadas por el nomograma:

por D=133mm q_nombre=500W/m3; por D= 76 mm q_nombre=350 W/m2; por D= 45 mm q_nombre=250 W/m.

Teniendo en cuenta que las pérdidas de calor serán tanto en las tuberías de suministro como de retorno, las pérdidas de calor deben multiplicarse por 2:

kilovatios

Para pérdida de calor de soportes de suspensión, etc. Se suma un 10% a las pérdidas de calor de la tubería menos aislada.

kilovatios

Los valores normativos de las pérdidas de calor anuales promedio para una red de calor durante la colocación sobre el suelo están determinados por las siguientes fórmulas:

donde: , - pérdidas de calor anuales promedio normativas, respectivamente, de las tuberías de suministro y retorno de las secciones de tendido sobre el suelo, W;

, - valores normativos de las pérdidas de calor específicas de las redes de calentamiento de agua de dos tubos, respectivamente, de las tuberías de suministro y retorno para cada diámetro de tubería para tendido sobre el suelo, W / m, determinado por;

yo - la longitud de la sección de la red de calefacción, caracterizada por el mismo diámetro de tuberías y tipo de junta, m;

— coeficiente de pérdidas locales de calor, teniendo en cuenta las pérdidas de calor de los accesorios, soportes y compensadores. El valor del coeficiente de acuerdo con se toma para la colocación sobre el suelo 1.25.

El cálculo de las pérdidas de calor de las tuberías de agua aisladas se resume en la Tabla 3.4.

Tabla 3.4 - Cálculo de pérdidas de calor de tuberías de agua aisladas

mm	, W/m	, W/m	yo	,W	, W
133	59	49	92	6,79	5,64
76	41	32	326	16,71	13,04
49	32	23	101	4,04	2,9

La pérdida de calor media anual de la red de calefacción aislada será de 49,12 kW/an.

Para evaluar la efectividad de una estructura aislante, a menudo se usa un indicador llamado factor de eficiencia del aislamiento:

donde q_GRAMO Q_y - pérdidas de calor de tuberías aisladas y no aisladas, W.

Factor de eficiencia de aislamiento:

Método para calcular una estructura de aislamiento térmico de una sola capa.

La fórmula básica para calcular el aislamiento térmico de las tuberías muestra la relación entre la magnitud del flujo de calor de la tubería existente, cubierta con una capa de aislamiento, y su espesor. La fórmula se aplica si el diámetro de la tubería es inferior a 2 m:

La fórmula para calcular el aislamiento térmico de las tuberías.

ln B = 2πλ [K(tt - to) / qL - Rn]

En esta fórmula:

• λ es la conductividad térmica del aislamiento, W/(m ⁰C);
• K es el coeficiente adimensional de pérdida de calor adicional a través de sujetadores o soportes, algunos valores de K se pueden tomar de la Tabla 1;
• t es la temperatura en grados del medio transportado o refrigerante;
• to es la temperatura del aire exterior, ⁰C;
• qL es el valor del flujo de calor, W/m2;
• Rn - resistencia a la transferencia de calor en la superficie exterior del aislamiento, (m2 ⁰C) / W.

tabla 1

condiciones de tendido de tuberias	El valor del coeficiente K
Tuberías de acero abiertas a lo largo de la calle, a lo largo de canales, túneles, abiertas en interiores sobre soportes deslizantes con un diámetro nominal de hasta 150 mm.	1.2
Tuberías de acero abiertas a lo largo de la calle, a lo largo de canales, túneles, abiertas en interiores sobre soportes deslizantes con un diámetro nominal de 150 mm o más.	1.15
Tuberías de acero abiertamente a lo largo de la calle, a lo largo de canales, túneles, abiertamente en habitaciones sobre soportes suspendidos.	1.05
Tuberías no metálicas colocadas sobre soportes suspendidos o deslizantes.	1.7
Método de colocación sin canales.	1.15

El valor de la conductividad térmica del aislamiento λ es una referencia, dependiendo del material de aislamiento térmico seleccionado. Se recomienda tomar la temperatura del medio transportado t como la media durante el año, y la del aire exterior t como la media anual.Si la tubería aislada pasa por el interior, la temperatura ambiente se establece según la especificación de diseño y, en su ausencia, se supone que es de +20 °C. El índice de resistencia a la transferencia de calor en la superficie de la estructura de aislamiento térmico Rn para las condiciones de colocación a lo largo de la calle se puede tomar de la Tabla 2.

Tabla 2

Rn, (m2 ⁰C) / W	DN32	DN40	DN50	DN100	DN125	DN150	DN200	DN250	DN300	DN350	DN400	DN500	DN600	DN700
tt = 100 ⁰C	0.12	0.10	0.09	0.07	0.05	0.05	0.04	0.03	0.03	0.03	0.02	0.02	0.017	0.015
tt = 300 ⁰C	0.09	0.07	0.06	0.05	0.04	0.04	0.03	0.03	0.02	0.02	0.02	0.02	0.015	0.013
tt = 500 ⁰C	0.07	0.05	0.04	0.04	0.03	0.03	0.03	0.02	0.02	0.02	0.02	0.016	0.014	0.012

Nota: el valor de Rн a valores intermedios de la temperatura del refrigerante se calcula por interpolación. Si el índice de temperatura es inferior a 100 ⁰C, el valor de Rn se toma como para 100 ⁰C.

El indicador B debe calcularse por separado:

Tabla de pérdidas de calor para diferentes espesores de tuberías y aislamiento térmico.

B = (dout + 2δ) / dtr, aquí:

• diz es el diámetro exterior de la estructura de aislamiento térmico, m;
• dtr es el diámetro exterior de la tubería protegida, m;
• δ es el espesor de la estructura de aislamiento térmico, m.

El cálculo del espesor del aislamiento de la tubería comienza con la determinación del índice ln B, sustituyendo en la fórmula los valores de los diámetros exteriores de la tubería y la estructura de aislamiento térmico, así como el espesor de la capa, después de lo cual el ln El parámetro B se encuentra en la tabla de logaritmos naturales. Se sustituye en la fórmula principal junto con el índice de flujo de calor normalizado qL y se realiza un cálculo. Es decir, el grosor del aislamiento térmico de la tubería debe ser tal que las partes derecha e izquierda de la ecuación sean idénticas. Este valor de espesor debe tomarse para un mayor desarrollo.

El método de cálculo considerado se aplicó a tuberías con un diámetro de menos de 2 m. Para tuberías de un diámetro mayor, el cálculo del aislamiento es algo más simple y se realiza tanto para una superficie plana como utilizando una fórmula diferente:

δ \u003d [K (tt - to) / qF - Rn]

En esta fórmula:

• δ es el espesor de la estructura de aislamiento térmico, m;
• qF es el valor del flujo de calor normalizado, W/m2;
• otros parámetros son los mismos que en la fórmula de cálculo para una superficie cilíndrica.

Método para calcular una estructura de aislamiento térmico multicapa.

Tabla de aislamiento para tuberías de cobre y acero.

Algunos medios transportados tienen una temperatura suficientemente alta, que se transfiere a la superficie exterior de la tubería de metal casi sin cambios. Al elegir un material para el aislamiento térmico de un objeto de este tipo, se enfrentan a un problema: no todos los materiales pueden soportar altas temperaturas, por ejemplo, 500-600⁰C. Los productos capaces de entrar en contacto con una superficie tan caliente, a su vez, no tienen propiedades de aislamiento térmico suficientemente altas, y el grosor de la estructura resultará ser inaceptablemente grande. La solución es utilizar dos capas de diferentes materiales, cada una de las cuales cumple su propia función: la primera capa protege la superficie caliente de la segunda y la última protege la tubería de los efectos de las bajas temperaturas exteriores. La principal condición para tal protección térmica es que la temperatura en el límite de las capas t1,2 sea aceptable para el material del revestimiento aislante exterior.

Para calcular el espesor del aislamiento de la primera capa, se utiliza la fórmula ya dada anteriormente:

δ \u003d [K (tt - to) / qF - Rn]

La segunda capa se calcula de acuerdo con la misma fórmula, sustituyendo la temperatura en el límite de dos capas de aislamiento térmico t1,2 en lugar de la temperatura de la superficie de la tubería tт. Para calcular el espesor de la primera capa de aislamiento para superficies cilíndricas de tuberías con un diámetro inferior a 2 m, se utiliza una fórmula del mismo tipo que para una estructura de una sola capa:

ln B1 = 2πλ [K(tt — t1,2) / qL — Rn]

Sustituyendo el valor de calentamiento del límite de dos capas t1,2 y el valor normalizado de la densidad de flujo de calor qL en lugar de la temperatura ambiente, se encuentra el valor de ln B1. Después de determinar el valor numérico del parámetro B1 a través de una tabla de logaritmos naturales, el espesor de la primera capa de aislamiento se calcula mediante la fórmula:

Datos para el cálculo del aislamiento térmico.

δ1 = dout1 (B1 - 1) / 2

El cálculo del espesor de la segunda capa se realiza utilizando la misma ecuación, solo que ahora la temperatura del límite de dos capas t1,2 actúa en lugar de la temperatura del refrigerante tt:

ln B2 = 2πλ [K(t1,2 - t0) / qL - Rn]

Los cálculos se realizan de manera similar, y el espesor de la segunda capa de aislamiento térmico se calcula utilizando la misma fórmula:

δ2 = dot2 (B2 - 1) / 2

Es muy difícil realizar manualmente cálculos tan complejos y se pierde mucho tiempo, porque a lo largo de todo el recorrido de la tubería, sus diámetros pueden cambiar varias veces. Por lo tanto, para ahorrar costos de mano de obra y tiempo para calcular el espesor del aislamiento de las tuberías tecnológicas y de red, se recomienda utilizar una computadora personal y un software especializado. Si no hay ninguno, el algoritmo de cálculo se puede ingresar en el programa Microsoft Excel, mientras se obtienen resultados de manera rápida y exitosa.