Presiones en los sistemas de abastecimiento de agua. Zonificación de redes de oleoductos. Cálculo hidráulico de un sistema de calentamiento de agua. Esquema de suministro de agua con zonificación paralela.

El gráfico piezométrico muestra a escala el terreno, la altura de los edificios anexos y la presión en la red. Con este gráfico, es fácil determinar la presión y la presión disponible en cualquier punto de la red y los sistemas del abonado.

Los niveles 1 – 1 se toman como el plano horizontal de referencia de presión (ver Fig. 6.5). Línea P1 – P4 – gráfico de presiones de la línea de suministro. Línea O1 – O4 – gráfico de presión de la línea de retorno. norte o1 – presión total en el colector de retorno de la fuente; norteсн – presión de la bomba de red; norte st – presión total de la bomba de reposición, o presión estática total en la red de calefacción; norte a– presión total en t.K en la tubería de descarga de la bomba de red; D h t – pérdida de presión en la planta de tratamiento térmico; norte p1 – presión total en el colector de suministro, norte n1 = norte k-D h t. Presión de suministro de agua disponible en el colector de CHP. norte 1 =norte p1- norte o1. Presión en cualquier punto de la red. i denotado como norte Pi, h oi – presiones totales en las tuberías de ida y vuelta. Si la altura geodésica en un punto i Hay z i , entonces la presión piezométrica en este punto es norte Pi - z i , h o yo –Z i en los ductos de ida y vuelta, respectivamente. Cabeza disponible en el punto i hay una diferencia en las presiones piezométricas en las tuberías de ida y vuelta - norte Pi - h oye. La presión disponible en la red de calefacción en el punto de conexión del abonado D es norte 4 = norte p4 – norte o4.

Fig.6.5. Esquema (a) y gráfico piezométrico (b) de una red de calefacción de dos tubos.

Hay una pérdida de presión en la línea de suministro en la sección 1 - 4 . Hay una pérdida de presión en la línea de retorno en las secciones 1 - 4 . Cuando la bomba de red está funcionando, la presión norte La velocidad de la bomba de carga está regulada por un regulador de presión para norte o1. Cuando la bomba de la red se detiene, se establece una presión estática en la red. norte st, desarrollado por la bomba de maquillaje.

Al calcular hidráulicamente una tubería de vapor, es posible que no se tenga en cuenta el perfil de la tubería de vapor debido a la baja densidad del vapor. Pérdidas de presión de abonados, por ejemplo , depende del esquema de conexión del suscriptor. Con elevador de mezcla D norte e = 10...15 m, con entrada sin ascensor – D norte BE =2...5 m, en presencia de calentadores de superficie D norte n =5...10 m, con mezcla de bomba D norte ns = 2…4 m.

Requisitos para las condiciones de presión en la red de calefacción:

En ningún punto del sistema, la presión no debe exceder el valor máximo permitido. Las tuberías del sistema de suministro de calor están diseñadas para 16 ata, las tuberías de los sistemas locales están diseñadas para una presión de 6...7 ata;

Para evitar fugas de aire en cualquier punto del sistema, la presión debe ser de al menos 1,5 atm. Además, esta condición es necesaria para evitar la cavitación de la bomba;

En cualquier punto del sistema, la presión no debe ser menor que la presión de saturación a una temperatura determinada para evitar la ebullición del agua.

Con base en los resultados del cálculo de las redes de suministro de agua para varios modos de consumo de agua, se determinan los parámetros de la torre de agua y las unidades de bombeo que aseguran la operatividad del sistema, así como las presiones libres en todos los nodos de la red.

Para determinar la presión en los puntos de suministro (en la torre de agua, en la estación de bombeo), es necesario conocer las presiones requeridas de los consumidores de agua. Como se mencionó anteriormente, la presión libre mínima en la red de suministro de agua de un asentamiento con suministro máximo de agua potable y doméstica en la entrada del edificio sobre la superficie del suelo en un edificio de un piso debe ser de al menos 10 m (0,1 MPa), con mayor número de plantas es necesario sumar 4 m a cada planta.

Durante las horas de menor consumo de agua, se permite que la presión para cada piso, a partir del segundo, sea de 3 m. Para edificios individuales de varios pisos, así como para grupos de edificios ubicados en áreas elevadas, se proporcionan instalaciones de bombeo locales. La presión libre en los dispensadores de agua debe ser de al menos 10 m (0,1 MPa),

En la red exterior de conducciones de agua industrial se toma la presión libre según las características técnicas del equipo. La presión libre en la red de suministro de agua potable del consumidor no debe exceder los 60 m; de lo contrario, es necesario instalar reguladores de presión o zonificar el sistema de suministro de agua para áreas o edificios individuales. Al operar un sistema de suministro de agua, se debe garantizar una presión libre no inferior a la estándar en todos los puntos de la red.

Las alturas libres en cualquier punto de la red se determinan como la diferencia entre las elevaciones de las líneas piezométricas y la superficie del terreno. Las marcas piezométricas para todos los casos de diseño (para consumo de agua potable y doméstica, en caso de incendio, etc.) se calculan basándose en la provisión de presión libre estándar en el punto de dictado. Al determinar las marcas piezométricas, se establecen por la posición del punto de dictado, es decir, el punto con una presión libre mínima.

Normalmente, el punto de dictado está ubicado en las condiciones más desfavorables tanto en términos de elevaciones geodésicas (elevadas geodésicas altas) como en términos de distancia desde la fuente de energía (es decir, la suma de las pérdidas de presión desde la fuente de energía hasta el punto de dictado ser el más grande). En el punto de dictado se fijan mediante una presión igual a la normativa. Si en algún punto de la red la presión es menor que la estándar, entonces la posición del punto dictador está configurada incorrectamente. En este caso, encuentran el punto con la presión libre más baja, lo toman como el dictado y repiten. el cálculo de la presión en la red.

El cálculo del sistema de suministro de agua para su funcionamiento durante un incendio se realiza asumiendo que ocurre en los puntos más altos y más alejados de las fuentes de energía en el territorio al que llega el suministro de agua. Según el método de extinción de incendios, los sistemas de suministro de agua se dividen en alta y baja presión.

Como regla general, al diseñar sistemas de suministro de agua, se debe utilizar suministro de agua contra incendios a baja presión, con excepción de los asentamientos pequeños (menos de 5 mil personas). La instalación de un sistema de suministro de agua contra incendios a alta presión deberá estar económicamente justificada,

En las tuberías de agua de baja presión, la presión aumenta sólo mientras se extingue el fuego. El aumento de presión necesario se crea mediante bombas contra incendios móviles, que se transportan al lugar del incendio y toman agua de la red de suministro de agua a través de hidrantes callejeros.

Según SNiP, la presión en cualquier punto de la red de suministro de agua contra incendios de baja presión a nivel del suelo durante la extinción de incendios debe ser de al menos 10 m. Dicha presión es necesaria para evitar la posibilidad de que se forme vacío en la red cuando hay agua. extraídos de las bombas contra incendios, lo que, a su vez, puede provocar la penetración en la red a través de juntas de agua del suelo con fugas.

Además, para el funcionamiento de las bombas de los camiones de bomberos se requiere un cierto suministro de presión en la red para superar una resistencia importante en las líneas de aspiración.

Un sistema de extinción de incendios de alta presión (generalmente adoptado en instalaciones industriales) proporciona el suministro de agua al lugar del incendio según lo exigen las normas contra incendios y aumenta la presión en la red de suministro de agua a un valor suficiente para crear chorros de fuego directamente desde los hidrantes. . La presión libre en este caso debe garantizar una altura de chorro compacta de al menos 10 m con un flujo completo de agua contra incendios y la ubicación del cañón de la boquilla contra incendios al nivel del punto más alto del edificio más alto y el suministro de agua a través de mangueras contra incendios de 120 m de largo. :

Nsv = N edificio + 10 + ∑h ≈ N edificio + 28 (m)

donde H edificio es la altura del edificio, m; h - pérdida de presión en la manguera y el cañón de la boquilla contra incendios, m.

En los sistemas de suministro de agua a alta presión, las bombas contra incendios estacionarias están equipadas con equipos automáticos que garantizan que las bombas arranquen a más tardar 5 minutos después de que se da una señal de incendio. Las tuberías de la red deben seleccionarse teniendo en cuenta el aumento de presión durante. un incendio. La presión libre máxima en la red combinada de suministro de agua no debe exceder los 60 m de columna de agua (0,6 MPa), y durante una hora de incendio, 90 m (0,9 MPa).

Cuando existen diferencias significativas en las elevaciones geodésicas del objeto abastecido de agua, una gran longitud de las redes de suministro de agua, así como cuando existe una gran diferencia en los valores de presión libre requeridos por los consumidores individuales (por ejemplo, en microdistritos con diferente número de pisos), se organiza la zonificación de la red de suministro de agua. Puede deberse a consideraciones tanto técnicas como económicas.

La división en zonas se realiza en base a las siguientes condiciones: en el punto más alto de la red se debe proporcionar la presión libre necesaria, y en su punto más bajo (o inicial) la presión no debe exceder los 60 m (0,6 MPa).

Según los tipos de zonificación, los sistemas de suministro de agua se presentan con zonificación paralela y secuencial. La zonificación paralela de los sistemas de suministro de agua se utiliza para grandes rangos de elevaciones geodésicas dentro del área de la ciudad. Para ello se forman las zonas inferior (I) y superior (II), que se abastecen de agua mediante estaciones de bombeo de las zonas I y II, respectivamente, con agua suministrada a diferentes presiones a través de tuberías de agua separadas. La zonificación se lleva a cabo de tal manera que en el límite inferior de cada zona la presión no exceda el límite permitido.

Esquema de suministro de agua con zonificación paralela.

1 - estación de bombeo del segundo ascensor con dos grupos de bombas; 2—bombas de la zona II (superior); 3 — bombas de la zona I (inferior); 4 - tanques reguladores de presión

La tarea del cálculo hidráulico incluye:

Determinación del diámetro de la tubería;

Determinación de la caída de presión (presión);

Determinación de presiones (presiones) en varios puntos de la red;

Vincular todos los puntos de la red en modos estático y dinámico para garantizar las presiones permitidas y requeridas en la red y los sistemas de abonados.

Según los resultados de los cálculos hidráulicos, se pueden resolver los siguientes problemas.

1. Determinación de los costes de capital, consumo de metal (tuberías) y volumen principal de trabajo en el tendido de una red de calefacción.

2. Determinación de las características de las bombas de circulación y reposición.

3. Determinación de las condiciones de funcionamiento de la red de calefacción y selección de esquemas de conexión de abonados.

4. Selección de automatización para la red de calefacción y abonados.

5. Desarrollo de modos de funcionamiento.

a. Esquemas y configuraciones de redes de calefacción.

El diseño de la red de calefacción está determinado por la ubicación de las fuentes de calor en relación con el área de consumo, la naturaleza de la carga térmica y el tipo de refrigerante.

La longitud específica de las redes de vapor por unidad de carga térmica de diseño es pequeña, ya que los consumidores de vapor, generalmente consumidores industriales, se encuentran a poca distancia de la fuente de calor.

Una tarea más difícil es elegir un esquema de red para calentar agua debido a su gran longitud y gran número de suscriptores. Los vehículos acuáticos son menos duraderos que los vehículos de vapor debido a una mayor corrosión y son más sensibles a los accidentes debido a la alta densidad del agua.

Fig.6.1. Red de comunicación unifilar de una red de calefacción de dos tubos.

Las redes de agua se dividen en redes principales y de distribución. El refrigerante se suministra a través de redes principales desde las fuentes de calor hasta las zonas de consumo. A través de redes de distribución, el agua se suministra a GTP y MTP y a los suscriptores. Los suscriptores rara vez se conectan directamente a las redes troncales. En los puntos de conexión de las redes de distribución a las principales se instalan cámaras de seccionamiento con válvulas. Las válvulas seccionales en las redes principales suelen instalarse cada 2-3 km. Gracias a la instalación de válvulas seccionales se reducen las pérdidas de agua durante accidentes de vehículos. Los vehículos de distribución y principales con un diámetro inferior a 700 mm suelen tener un callejón sin salida. En caso de emergencia, una interrupción del suministro de calor a los edificios de hasta 24 horas es aceptable en la mayor parte del país. Si una interrupción en el suministro de calor es inaceptable, es necesario prever la duplicación o bucle invertido del sistema de calefacción.

Fig.6.2. Red de calefacción anular de tres centrales térmicas Fig. 6.3. Red de calor radial

Al suministrar calor a las grandes ciudades desde varias centrales térmicas, es aconsejable prever el enclavamiento mutuo de las centrales térmicas conectando sus redes mediante conexiones entrelazadas. En este caso se obtiene una red de calor anular con varias fuentes de energía. Un esquema de este tipo tiene mayor confiabilidad y garantiza la transmisión de flujos de agua redundantes en caso de accidente en cualquier parte de la red. Cuando los diámetros de la red que se extienden desde la fuente de calor son de 700 mm o menos, generalmente se usa un diagrama de red de calefacción radial con una disminución gradual en el diámetro de la tubería a medida que aumenta la distancia desde la fuente y disminuye la carga conectada. Esta red es la más barata, pero en caso de accidente se corta el suministro de calor a los abonados.

b. Dependencias de cálculo básico

La presión de funcionamiento en el sistema de calefacción es el parámetro más importante del que depende el funcionamiento de toda la red. Las desviaciones en una dirección u otra de los valores especificados en el diseño no solo reducen la eficiencia del circuito de calefacción, sino que también afectan significativamente el funcionamiento del equipo y, en casos especiales, incluso pueden provocar su falla.

Por supuesto, una cierta caída de presión en el sistema de calefacción está determinada por el principio de su diseño, es decir, la diferencia de presión en las tuberías de suministro y retorno. Pero si hay picos mayores, se deben tomar medidas inmediatas.

1. Presión estática. Este componente depende de la altura de la columna de agua u otro refrigerante en la tubería o contenedor. La presión estática existe incluso si el medio de trabajo está en reposo.
2. Presión dinámica. Es una fuerza que actúa sobre las superficies internas del sistema cuando se mueve agua u otro medio.

Se distingue el concepto de presión máxima de funcionamiento. Este es el valor máximo permitido, cuyo exceso puede provocar la destrucción de elementos individuales de la red.

¿Qué presión en el sistema debe considerarse óptima?

Tabla de presión máxima en el sistema de calefacción.

Al diseñar la calefacción, la presión del refrigerante en el sistema se calcula en función del número de pisos del edificio, la longitud total de las tuberías y el número de radiadores. Como regla general, para casas y cabañas privadas, los valores óptimos de presión media en el circuito de calefacción están en el rango de 1,5 a 2 atm.

Para edificios de apartamentos de hasta cinco pisos de altura, conectados a un sistema de calefacción central, la presión en la red se mantiene entre 2 y 4 atm. Para edificios de nueve y diez pisos, se considera normal una presión de 5 a 7 atm, y en edificios más altos, de 7 a 10 atm. La presión máxima se registra en la red de calefacción a través de la cual se transporta el refrigerante desde las salas de calderas hasta los consumidores. Aquí llega a las 12 atm.

Para consumidores ubicados a diferentes alturas y a diferentes distancias de la sala de calderas, se debe ajustar la presión en la red. Se utilizan reguladores de presión para reducirla y estaciones de bombeo para aumentarla. Sin embargo, hay que tener en cuenta que un regulador defectuoso puede provocar un aumento de presión en determinadas zonas del sistema. En algunos casos, cuando baja la temperatura, estos dispositivos pueden cerrar completamente las válvulas de cierre en la tubería de suministro proveniente de la planta de calderas.

Para evitar tales situaciones, la configuración del regulador se ajusta de modo que sea imposible el cierre completo de las válvulas.

Sistemas de calefacción autónomos

Tanque de expansión en un sistema de calefacción autónomo.

En ausencia de un suministro de calefacción centralizado, se instalan sistemas de calefacción autónomos en las casas, en los que el refrigerante se calienta mediante una caldera individual de baja potencia. Si el sistema se comunica con la atmósfera a través de un tanque de expansión y en él circula el refrigerante por convección natural, se llama abierto. Si no hay comunicación con la atmósfera y el medio de trabajo circula gracias a la bomba, el sistema se denomina cerrado. Como ya se mencionó, para el funcionamiento normal de dichos sistemas, la presión del agua en ellos debe ser de aproximadamente 1,5 a 2 atm. Esta cifra baja se debe a la longitud relativamente corta de las tuberías, así como al pequeño número de instrumentos y accesorios, lo que da como resultado una resistencia hidráulica relativamente baja. Además, debido a la baja altura de estas casas, la presión estática en las secciones inferiores del circuito rara vez supera las 0,5 atm.

En la etapa de puesta en marcha del sistema autónomo, se llena con refrigerante frío, manteniendo una presión mínima en sistemas de calefacción cerrados de 1,5 atm. No es necesario hacer sonar la alarma si, algún tiempo después del llenado, la presión en el circuito baja. Las pérdidas de presión en este caso se deben a la liberación de aire del agua, que se disolvió en ella cuando se llenaron las tuberías. Se debe desairear el circuito y llenarlo completamente de refrigerante, llevando su presión a 1,5 atm.

Después de calentar el refrigerante en el sistema de calefacción, su presión aumentará ligeramente hasta alcanzar los valores operativos calculados.

Medidas de precaución

Un dispositivo para medir la presión.

Dado que al diseñar sistemas de calefacción autónomos, para ahorrar dinero, se incluye un pequeño margen de seguridad, incluso un pequeño aumento de presión de hasta 3 atm puede provocar la despresurización de elementos individuales o sus conexiones. Para suavizar las caídas de presión debido al funcionamiento inestable de la bomba o cambios en la temperatura del refrigerante, se instala un tanque de expansión en un sistema de calefacción cerrado. A diferencia de un dispositivo similar en un sistema de tipo abierto, no se comunica con la atmósfera. Una o más de sus paredes están hechas de material elástico, por lo que el tanque actúa como un amortiguador durante los golpes de ariete o golpes de ariete.

La presencia de un tanque de expansión no siempre garantiza que la presión se mantenga dentro de los límites óptimos. En algunos casos puede superar los valores máximos permitidos:

• si la capacidad del tanque de expansión se selecciona incorrectamente;
• en caso de mal funcionamiento de la bomba de circulación;
• cuando el refrigerante se sobrecalienta, como resultado de un mal funcionamiento en la automatización de la caldera;
• por apertura incompleta de válvulas de cierre después de trabajos de reparación o mantenimiento;
• debido a la aparición de una esclusa de aire (este fenómeno puede provocar tanto un aumento como una caída de presión);
• cuando el rendimiento del filtro de suciedad disminuye debido a su excesiva obstrucción.

Por lo tanto, para evitar situaciones de emergencia al instalar sistemas de calefacción de tipo cerrado, es obligatorio instalar una válvula de seguridad que liberará el exceso de refrigerante si se excede la presión permitida.

Qué hacer si baja la presión en el sistema de calefacción.

Presión en el tanque de expansión.

Al operar sistemas de calefacción autónomos, las situaciones de emergencia más comunes son aquellas en las que la presión disminuye gradual o bruscamente. Pueden deberse a dos motivos:

• despresurización de elementos del sistema o sus conexiones;
• Problemas con la caldera.

En el primer caso se debe localizar el lugar de la fuga y restablecer su estanqueidad. Puede hacer esto de dos maneras:

1. Inspección visual. Este método se utiliza en los casos en que el circuito de calefacción se coloca de manera abierta (que no debe confundirse con un sistema de tipo abierto), es decir, todas sus tuberías, accesorios y dispositivos son visibles. En primer lugar, inspeccione cuidadosamente el suelo debajo de las tuberías y radiadores, tratando de detectar charcos de agua o rastros de ellos. Además, la ubicación de la fuga se puede identificar por rastros de corrosión: cuando se rompe el sello, se forman rayas de óxido características en los radiadores o en las juntas de los elementos del sistema.
2. Usando equipo especial. Si una inspección visual de los radiadores no arroja ningún resultado y las tuberías están colocadas de forma oculta y no se pueden inspeccionar, se debe buscar la ayuda de especialistas. Tienen equipos especiales que ayudarán a detectar fugas y repararlas si el propietario de la casa no puede hacerlo por sí mismo. Localizar el punto de despresurización es bastante simple: se drena el agua del circuito de calefacción (en tales casos, se instala una válvula de drenaje en el punto más bajo del circuito durante la etapa de instalación) y luego se bombea aire mediante un compresor. La ubicación de la fuga está determinada por el sonido característico que produce el aire que se escapa. Antes de poner en marcha el compresor, se deben aislar la caldera y los radiadores mediante válvulas de cierre.

Si el área problemática es una de las juntas, se sella adicionalmente con cinta de remolque o FUM y luego se aprieta. Se corta la tubería rota y se suelda una nueva en su lugar. Las unidades que no pueden repararse simplemente se reemplazan.

Si la estanqueidad de las tuberías y otros elementos está fuera de toda duda y la presión en un sistema de calefacción cerrado aún cae, las razones de este fenómeno deben buscarse en la caldera. No debe realizar el diagnóstico usted mismo; este es un trabajo para un especialista con la educación adecuada. Muy a menudo se encuentran los siguientes defectos en la caldera:

Instalación de un sistema de calefacción con manómetro.

• la aparición de microfisuras en el intercambiador de calor debido al golpe de ariete;
• defectos de fabricación;
• falla de la válvula de compensación.

Una razón muy común por la que cae la presión en el sistema es la selección incorrecta de la capacidad del tanque de expansión.

Aunque en el apartado anterior se decía que esto puede provocar un aumento de presión, aquí no hay ninguna contradicción. Cuando aumenta la presión en el sistema de calefacción, se activa la válvula de seguridad. En este caso, el refrigerante se descarga y su volumen en el circuito disminuye. Como resultado, la presión disminuirá con el tiempo.

Control de presion

Para el control visual de la presión en la red de calefacción, se utilizan con mayor frecuencia manómetros de cuadrante con tubo Bredan. A diferencia de los instrumentos digitales, estos manómetros no requieren energía eléctrica. Los sistemas automatizados utilizan sensores de contacto eléctricos. Se debe instalar una válvula de tres vías en la salida del dispositivo de control y medición. Le permite aislar el manómetro de la red durante el mantenimiento o la reparación, y también se utiliza para eliminar una esclusa de aire o restablecer el dispositivo a cero.

Las instrucciones y normas que regulan el funcionamiento de los sistemas de calefacción, tanto autónomos como centralizados, recomiendan instalar manómetros en los siguientes puntos:

1. Antes de la instalación de la caldera (o caldera) y a la salida de la misma. En este punto se determina la presión en la caldera.
2. Antes y después de la bomba de circulación.
3. En la entrada de la tubería de calefacción a un edificio o estructura.
4. Antes y después del regulador de presión.
5. En la entrada y salida del filtro grueso (filtro de lodos) para controlar su nivel de contaminación.

Todos los instrumentos de control y medición deben someterse a verificaciones periódicas para confirmar la exactitud de las mediciones que realizan.

Principios generales de cálculo hidráulico de tuberías para sistemas de calentamiento de agua. se detallan en el apartado Sistemas de calentamiento de agua. También son aplicables para calcular tuberías de calor de redes de calefacción, pero teniendo en cuenta algunas de sus características. Así, en los cálculos de tuberías de calor se tiene en cuenta el movimiento turbulento del agua (la velocidad del agua es superior a 0,5 m/s, la velocidad del vapor es superior a 20-30 m/s, es decir, el área de cálculo cuadrático), los valores de la rugosidad equivalente de la superficie interior de tubos de acero de gran diámetro, mm, aceptada para: tuberías de vapor - k = 0,2; red de agua - k = 0,5; tuberías de condensado - k = 0,5-1,0.

Los costos estimados del refrigerante para secciones individuales de la red de calefacción se determinan como la suma de los costos de los suscriptores individuales, teniendo en cuenta el diagrama de conexión de los calentadores de ACS. Además, es necesario conocer las caídas de presión específicas óptimas en las tuberías, las cuales están previamente determinadas mediante cálculos técnicos y económicos. Por lo general, se consideran iguales a 0,3-0,6 kPa (3-6 kgf/m2) para las redes de calefacción principales y hasta 2 kPa (20 kgf/m2) para las ramas.

Al realizar cálculos hidráulicos, se resuelven las siguientes tareas: 1) determinar los diámetros de las tuberías; 2) determinación de la caída de presión; 3) determinación de presiones actuales en varios puntos de la red; 4) determinación de presiones permitidas en tuberías en diversos modos y condiciones de funcionamiento de la red de calefacción.

Al realizar cálculos hidráulicos, se utilizan diagramas y un perfil geodésico de la tubería de calefacción, que indica la ubicación de las fuentes de suministro de calor, los consumidores de calor y las cargas de diseño. Para agilizar y simplificar los cálculos, en lugar de tablas se utilizan nomogramas logarítmicos de cálculos hidráulicos (Fig. 1), y en los últimos años se utilizan programas informáticos y gráficos de cálculo.

Foto 1.

GRÁFICO PIEZOMÉTRICO

En el diseño y en la práctica operativa, los gráficos piezométricos se utilizan ampliamente para tener en cuenta la influencia mutua del perfil geodésico del área, la altura de los sistemas de suscriptores y las presiones operativas en la red de calefacción. A partir de ellos es fácil determinar la presión (presión) y la presión disponible en cualquier punto de la red y en el sistema del abonado para el estado dinámico y estático del sistema. Consideremos la construcción de un gráfico piezométrico y asumiremos que la presión y la presión, la caída de presión y la pérdida de presión están relacionadas por las siguientes dependencias: H = p/γ, m (Pa/m); ∆Н = ∆р/ γ, m (Pa/m); y h = R/ γ (Pa), donde Н y ∆Н - presión y pérdida de presión, m (Pa/m); р y ∆р - presión y caída de presión, kgf/m 2 (Pa); γ - densidad de masa del refrigerante, kg/m3; h y R - pérdida de presión específica (valor adimensional) y caída de presión específica, kgf/m 2 (Pa/m).

Al construir un gráfico piezométrico en modo dinámico, se toma como origen de coordenadas el eje de las bombas de la red; tomando este punto como cero condicional, construyen un perfil del terreno a lo largo del recorrido de la carretera principal y a lo largo de ramales característicos (cuyas elevaciones difieren de las elevaciones de la carretera principal). Las alturas de los edificios conectados se dibujan en el perfil a escala, luego, habiendo supuesto previamente una presión en el lado de succión del colector de bombas de la red H sol = 10-15 m, se traza la línea horizontal A 2 B 4 (Fig. 2,a). Desde el punto A 2, a lo largo del eje de abscisas (con un total acumulado), se trazan las longitudes de las secciones calculadas de las tuberías de calor, y a lo largo del eje de ordenadas desde los puntos finales de las secciones calculadas, la pérdida de presión Σ∆H en estas secciones . Al conectar los puntos superiores de estos segmentos, obtenemos una línea discontinua A 2 B 2, que será la línea piezométrica de la línea de retorno. Cada segmento vertical desde el nivel condicional A 2 B 4 hasta la línea piezométrica A 2 B 2 indica la pérdida de presión en la línea de retorno desde el punto correspondiente a la bomba de circulación en la central térmica. Desde el punto B 2 de una escala, se traza hacia arriba la presión disponible requerida para el abonado al final de la línea ∆H ab, que se supone que es de 15 a 20 mo más. El segmento resultante B 1 B 2 caracteriza la presión al final de la línea de suministro. Desde el punto B 1, la pérdida de presión en la tubería de suministro ∆Н p se pospone hacia arriba y se traza una línea horizontal B 3 A 1.

Figura 2.a - construcción de un gráfico piezométrico; b - gráfico piezométrico de una red de calefacción de dos tubos

Desde la línea A 1 B 3 hacia abajo, las pérdidas de presión se depositan en la sección de la línea de suministro desde la fuente de calor hasta el final de las secciones calculadas individuales, y la línea piezométrica A 1 B 1 de la línea de suministro se construye de manera similar a la anterior. uno.

Con sistemas PZT cerrados y diámetros de tubería iguales de las líneas de suministro y retorno, la línea piezométrica A 1 B 1 es una imagen especular de la línea A 2 B 2. Desde el punto A, la pérdida de presión en la sala de calderas de la central térmica o en el circuito de la sala de calderas ∆Н b (10-20 m) se pospone hacia arriba. La presión en el colector de suministro será N n, en el colector de retorno - N sol, y la presión de las bombas de la red será N s.n.

Es importante tener en cuenta que cuando se conectan sistemas locales directamente, la tubería de retorno de la red de calefacción se conecta hidráulicamente al sistema local y la presión en la tubería de retorno se transfiere completamente al sistema local y viceversa.

Durante la construcción inicial del gráfico piezométrico, la presión en el colector de succión de las bombas de la red N vs se tomó de forma arbitraria. Mover el gráfico piezométrico paralelo a sí mismo hacia arriba o hacia abajo le permite aceptar cualquier presión en el lado de succión de las bombas de red y, en consecuencia, en los sistemas locales.

Al elegir la posición del gráfico piezométrico, se deben partir de las siguientes condiciones:

1. La presión (presión) en cualquier punto de la línea de retorno no debe ser superior a la presión de funcionamiento permitida en los sistemas locales, para sistemas de calefacción nuevos (con convectores) la presión de funcionamiento es de 0,1 MPa (10 m de columna de agua), para Sistemas con radiadores de hierro fundido de 0,5-0,6 MPa (columna de agua de 50-60 m).

2. La presión en la tubería de retorno debe garantizar que las tuberías superiores y los dispositivos de los sistemas de calefacción local estén llenos de agua.

3. La presión en la línea de retorno, para evitar la formación de vacío, no debe ser inferior a 0,05-0,1 MPa (5-10 m de columna de agua).

4. La presión en el lado de succión de la bomba de red no debe ser inferior a 0,05 MPa (5 m de columna de agua).

5. La presión en cualquier punto de la tubería de suministro debe ser mayor que la presión de ebullición a la temperatura máxima (de diseño) del refrigerante.

6. La presión disponible en el punto final de la red debe ser igual o mayor que la pérdida de presión calculada en la entrada del abonado para el flujo de refrigerante calculado.

7. En verano, la presión en las tuberías de ida y retorno es mayor que la presión estática en el sistema de agua caliente sanitaria.

Estado estático del sistema de calefacción central. Cuando las bombas de la red se detienen y se detiene la circulación de agua en el sistema de calefacción central, se pasa de un estado dinámico a uno estático. En este caso, las presiones en las líneas de suministro y retorno de la red de calefacción se igualarán, las líneas piezométricas se fusionarán en una: la línea de presión estática, y en el gráfico tomará una posición intermedia, determinada por la presión del dispositivo de compensación de la fuente MDH.

La presión del dispositivo de reposición la establece el personal de la estación, ya sea mediante el punto más alto de la tubería del sistema local directamente conectado a la red de calefacción, o mediante la presión de vapor de agua sobrecalentada en el punto más alto de la tubería. Así, por ejemplo, a la temperatura de diseño del refrigerante T 1 = 150 °C, la presión en el punto más alto de la tubería con agua sobrecalentada será igual a 0,38 MPa (38 m de columna de agua), y a T 1 = 130 °C - 0,18 MPa (columna de agua de 18 m).

Sin embargo, en todos los casos, la presión estática en los sistemas de abonados bajos no debe exceder la presión de funcionamiento permitida de 0,5 a 0,6 MPa (5 a 6 atm). Si se excede, estos sistemas deben transferirse a un esquema de conexión independiente. Se puede reducir la presión estática en las redes de calefacción desconectando automáticamente los edificios altos de la red.

En casos de emergencia, en caso de una pérdida total del suministro de energía a la estación (deteniendo la red y las bombas de reabastecimiento), la circulación y el reabastecimiento se detendrán, mientras que las presiones en ambas líneas de la red de calefacción se igualarán a lo largo la línea de presión estática, que comenzará a disminuir lenta y gradualmente debido a la fuga de agua de la red a través de fugas y su enfriamiento en las tuberías. En este caso, la ebullición de agua sobrecalentada en las tuberías es posible con la formación de esclusas de vapor. La reanudación de la circulación del agua en tales casos puede provocar fuertes golpes de ariete en las tuberías con posibles daños a los accesorios, dispositivos de calefacción, etc. Para evitar este fenómeno, la circulación del agua en el sistema de calefacción central debe comenzar solo después de que se haya restablecido la presión en las tuberías. reponiendo la red de calefacción a un nivel no inferior al estático.

Para garantizar un funcionamiento fiable de las redes de calefacción y los sistemas locales, es necesario limitar las posibles fluctuaciones de presión en la red de calefacción a límites aceptables. Para mantener el nivel de presión requerido en la red de calefacción y los sistemas locales, en un punto de la red de calefacción (y en condiciones de terreno difíciles, en varios puntos), se mantiene artificialmente una presión constante en todos los modos de funcionamiento de la red y durante el funcionamiento estático. condiciones utilizando un dispositivo de maquillaje.

Los puntos en los que la presión se mantiene constante se denominan puntos neutros del sistema. La presión suele estar asegurada en el conducto de retorno. En este caso, el punto neutro está ubicado en la intersección del piezómetro inverso con la línea de presión estática (punto NT en la Fig. 2, b), mantener una presión constante en el punto neutro y reponer las fugas de refrigerante se realiza mediante reposición. bombas de la central térmica o RTS, KTS a través de un dispositivo de reposición automatizado. Los reguladores automáticos se instalan en la línea de reposición y funcionan según el principio de reguladores "después" y "antes" (Fig. 3).

Figura 3. 1 - bomba de red; 2 - bomba de maquillaje; 3 - calentador de agua para calefacción; 4 - válvula reguladora de maquillaje

Las presiones de las bombas de la red N s.n se consideran iguales a la suma de las pérdidas de presión hidráulica (como máximo, el caudal de agua de diseño): en las tuberías de suministro y retorno de la red de calefacción, en el sistema del abonado (incluidas las entradas al edificio ), en la instalación de calderas de la central térmica, en sus calderas de pico o en la sala de calderas Las fuentes de calor deben tener al menos dos bombas de red y dos de reposición, de las cuales una es de reserva.

Se supone que la cantidad de recarga para sistemas cerrados de suministro de calor es del 0,25% del volumen de agua en las tuberías de las redes de calefacción y en los sistemas de abonado conectados a la red de calefacción, h.

En esquemas con extracción directa de agua, se considera que la cantidad de recarga es igual a la suma del consumo de agua calculado para el suministro de agua caliente y la cantidad de fuga en la cantidad del 0,25% de la capacidad del sistema. La capacidad de los sistemas de calefacción está determinada por los diámetros y longitudes reales de las tuberías o por estándares agregados, m 3 / MW:

La desunión que se ha desarrollado sobre la base de la propiedad en la organización del funcionamiento y gestión de los sistemas de suministro de calor urbano tiene el impacto más negativo tanto en el nivel técnico de su funcionamiento como en su eficiencia económica. Se señaló anteriormente que el funcionamiento de cada sistema de suministro de calor específico lo llevan a cabo varias organizaciones (a veces "subsidiarias" de la principal). Sin embargo, la especificidad de los sistemas de calefacción urbana, principalmente las redes de calefacción, está determinada por la estrecha conexión de los procesos tecnológicos de su funcionamiento y los regímenes hidráulicos y térmicos uniformes. El modo hidráulico del sistema de suministro de calor, que es el factor determinante en el funcionamiento del sistema, es extremadamente inestable por su naturaleza, lo que hace que los sistemas de suministro de calor sean difíciles de controlar en comparación con otros sistemas de ingeniería urbana (electricidad, gas, suministro de agua). .

Ninguno de los eslabones de los sistemas de calefacción urbana (fuente de calor, redes principales y de distribución, puntos de calefacción) puede proporcionar de forma independiente los modos tecnológicos requeridos de funcionamiento del sistema en su conjunto y, en consecuencia, el resultado final: confiable y de alta calidad. suministro de calor a los consumidores. Lo ideal en este sentido es una estructura organizativa en la que las fuentes de suministro de calor y las redes de calefacción estén bajo la jurisdicción de una estructura empresarial.