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Dimensionado de tuberías CO2

Tres colectores principales — aspiración MT, aspiración LT y líquido. Arrastre los evaporadores para colocarlos, conecte una línea a otra y haga clic en cualquier línea para fijar su longitud.
R744 · MT -8,0 °C · LT -32,0 °C · 26,50 kW

Datos del sistema

Temperatura de evaporación de cada circuito y temperatura del recipiente de líquido. La temperatura del líquido también fija la proporción de gas flash y, con ella, el caudal másico.
Recalentamiento útil a la salida del evaporador. El vapor real es menos denso que el vapor saturado — las líneas de aspiración se dimensionan según la densidad más baja.
Capacidad de compresión instalada, para comparar con la carga de evaporadores conectados. Introduzca la potencia del compresor para obtener el calor total rechazado.
Controla directamente el dimensionado — una mayor velocidad da tuberías más delgadas.
Las tuberías que no soportan esta presión se marcan con ⛔ y nunca se eligen automáticamente. Los valores por defecto siguen los valores de referencia habituales de la EN 378 (ambiente 32 °C) para un sistema booster transcrítico — la presión de parada del CO2 suele ser más determinante que la temperatura de funcionamiento. Ajústelos a su propio sistema.
Avanzado – Márgenes y material de tubería
Aumenta la longitud utilizada en el cálculo de la caída de presión — se ve en la columna Δp de las tablas «Colectores principales»/«Conexiones de evaporadores» de abajo, no en el diámetro ni en las tarjetas de arriba.
Añade un margen de pedido solo en la lista de materiales y el programa de aislamiento (recortes, errores) — algo distinto de «Longitud adicional por accesorios» de arriba, y no afecta al diámetro ni a Δp.
Aleación de cobre de alta resistencia para CO2, 120 bar. Elección estándar para sistemas subcríticos y transcríticos. Solo se fabrica de 3/8″ a 2-1/8″ — diámetros mayores requieren otro material.
Qué presión soporta cada diámetro: vea la tabla al final de la página ↓
Las tuberías más pequeñas que este límite nunca se seleccionarán automáticamente.
Seleccione la especificación de aislamiento (espesor/color) por colector para la lista de materiales.

Evaporadores

Nombre Circuito kW
Un ramal solo tiene UNA línea (líquido, MT o LT). Un ramal MT/LT puede convertirse en evaporador asignándole una carga en kW.
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Proyecto

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Opciones · Unidades

Solo cambia cómo se muestran e introducen los valores — todos los cálculos siguen ejecutándose igual que antes.

Diagrama de flujo

Aspiración MT Líquido Aspiración LT Conectado a otra tubería
100% 100%
Arrastre libremente un evaporador para posicionarlo. Haga clic en cualquier tramo de tubería para fijar su longitud o cambiar manualmente su diámetro.
Haga clic aquí y luego en un tramo de tubería para colocar un medidor de potencia.
— m Dim.:
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Lista de materiales

Las longitudes incluyen el margen de desperdicio anterior, pero no el margen para accesorios (que solo afecta a Δp).

Plan de aislamiento

El tipo de aislamiento por colector se selecciona en «Avanzado» dentro de Datos del sistema.

Conexiones por evaporador

«Potencia propia» es el valor propio en kW del evaporador. «Potencia en la tubería» es el caudal acumulado en esa tubería concreta — mayor si hay otros evaporadores/tuberías conectados a ella. No sume nunca las columnas «Potencia en la tubería» para obtener un total; use «Potencia propia».

Colectores principales

Mostrar cálculo

Cálculo por tubería

TuberíaCaudal másico [kg/s]Densidad [kg/m³]Diámetro interior [mm]Velocidad [m/s]RefLongitud (+ margen) [m]Δp [kPa]Δp por metro [Pa/m]Tipo de tubería, PS
#1 1/2" · Líquido: Central frigorífica → Cámara fría 10,1043972,411,21,09103.0000,01856 (+1,8)7,44954K65 · PS 60 bar
#2 1/2" · Líquido: Cámara fría 1 → Congelador 10,07272972,411,20,75971.9000,01986 (+1,8)3,87496K65 · PS 60 bar
#3 3/8" · Líquido: Congelador 1 → Cámara fría 20,05316972,48,40,98670.1000,02016 (+1,8)8,841130K65 · PS 60 bar
#4 3/8" · Líquido: Cámara fría 2 → Congelador 20,02948972,48,40,54738.9000,02266 (+1,8)3,06392K65 · PS 60 bar
#5 3/8" · Líquido: Congelador 2 → Mueble MT0,01579972,48,40,29320.8000,0266 (+1,8)1,01129K65 · PS 60 bar
#6 1/2" · Aspiración MT: Central frigorífica → Cámara fría 10,0710370,2611,210,3584.0000,01466 (+1,8)37,74830K65 · PS 52 bar
#7 3/8" · Aspiración MT: Cámara fría 1 → Cámara fría 20,0394670,268,410,1433.0000,01556 (+1,8)526670K65 · PS 52 bar
#8 3/8" · Aspiración MT: Cámara fría 2 → Mueble MT0,0157970,268,44,05173.0000,01736 (+1,8)9,291190K65 · PS 52 bar
#9 1/2" · Aspiración LT: Central frigorífica → Congelador 10,0332632,811,210,3310.0000,01576 (+1,8)192430K65 · PS 30 bar
#10 3/8" · Aspiración LT: Congelador 1 → Congelador 20,0136932,88,47,53170.0000,01746 (+1,8)151920K65 · PS 30 bar
#11 3/8" · Línea hacia Cámara fría 1 · Líquido0,03157972,48,40,58641.6000,02235 (+1,5)2,88443K65 · PS 60 bar
#12 3/8" · Línea hacia Cámara fría 1 · Aspiración MT0,0315770,268,48,11346.0000,01595 (+1,5)28,44370K65 · PS 52 bar
#13 3/8" · Línea hacia Cámara fría 2 · Líquido0,02368972,48,40,43931.2000,02375 (+1,5)1,72265K65 · PS 60 bar
#14 3/8" · Línea hacia Cámara fría 2 · Aspiración MT0,0236870,268,46,08260.0000,01645 (+1,5)16,52540K65 · PS 52 bar
#15 3/8" · Línea hacia Mueble MT · Líquido0,01579972,48,40,29320.8000,0265 (+1,5)0,84129K65 · PS 60 bar
#16 3/8" · Línea hacia Mueble MT · Aspiración MT0,0157970,268,44,05173.0000,01735 (+1,5)7,741190K65 · PS 52 bar
#17 3/8" · Línea hacia Congelador 1 · Líquido0,01956972,48,40,36325.8000,02475 (+1,5)1,23189K65 · PS 60 bar
#18 3/8" · Línea hacia Congelador 1 · Aspiración LT0,0195632,88,410,8243.0000,01655 (+1,5)24,33740K65 · PS 30 bar
#19 3/8" · Línea hacia Congelador 2 · Líquido0,01369972,48,40,25418.1000,02695 (+1,5)0,654101K65 · PS 60 bar
#20 3/8" · Línea hacia Congelador 2 · Aspiración LT0,0136932,88,47,53170.0000,01745 (+1,5)12,51920K65 · PS 30 bar

Base del cálculo

Método
Cada tubería se dimensiona para el tamaño más pequeño que mantiene la velocidad en o por debajo del valor objetivo y está homologada para su PS; la caída de presión se calcula con Darcy–Weisbach.
Ecuaciones
  • ṁ = Q / (h″(t₀) − h′(t_liq))
  • v = ṁ / (ρ · π·d²/4)
  • Re = ρ·v·d / μ
  • f = 0.25 / [log₁₀(ε/(3.7·d) + 5.74/Re^0.9)]² (Re ≥ 2300); f = 64/Re (Re < 2300)
  • Δp = f · (L/d) · ρ·v²/2, L = length × (1 + allowance %)
Factor de fricción
Swamee–Jain (explicit form of Colebrook–White)
Datos del fluido
CoolProp, Span–Wagner EOS (R744) 8.0.0
Normas
EN 378-2 (PS) · ASTM B280 / EN 12735-1 (outside diameters, walls) · ASME B31.5 (P = 2·S·t/D, S = 41 MPa annealed) · EN 14276 (K65, manufacturer 120 bar)
Notas
  • Caudal másico a partir de la potencia frigorífica y la diferencia de entalpía entre el vapor saturado a la temperatura de evaporación y el líquido a la temperatura del líquido; líneas de aspiración con el sobrecalentamiento indicado.
  • No se incluyen las diferencias de altura estática ni la caída de presión de válvulas y accesorios que superen el margen.

Presión admisible por diámetro

Presión admisible (bar) de cada diámetro y tipo de tubo, con el espesor. Verde: suficiente para la presión de diseño de los tres colectores (aspiración MT 52, aspiración LT 30, líquido 60 bar). Ámbar: suficiente solo para los colectores indicados en la celda. Rojo ⛔: no es suficiente para ninguno. –: el tipo de tubo no se fabrica en ese diámetro.
DiámetroCobre estándar (Cu-DHP) Cobre reforzado (Cu-DHP) Cobre K65 (CuFe2P)
tipo de tubo elegido
1/4" 6,4 mm98 bar
0,76 mm		123 bar
0,95 mm		–
3/8" 9,5 mm70 bar
0,81 mm		88 bar
1,02 mm		120 bar
0,56 mm
1/2" 12,7 mm53 bar MT, LT
0,81 mm		66 bar
1,02 mm		120 bar
0,75 mm
5/8" 15,9 mm46 bar LT
0,89 mm		57 bar MT, LT
1,11 mm		120 bar
0,93 mm
3/4" 19,0 mm38 bar LT
0,89 mm		48 bar LT
1,11 mm		120 bar
1,19 mm
7/8" 22,2 mm42 bar LT
1,14 mm		53 bar MT, LT
1,43 mm		120 bar
1,38 mm
1-1/8" 28,6 mm36 bar LT
1,27 mm		46 bar LT
1,59 mm		120 bar
1,78 mm
1-3/8" 34,9 mm33 bar LT
1,40 mm		41 bar LT
1,75 mm		120 bar
2,17 mm
1-5/8" 41,3 mm30 bar LT
1,52 mm		38 bar LT
1,91 mm		120 bar
2,56 mm
2-1/8" 54,0 mm27 bar ⛔
1,78 mm		34 bar LT
2,22 mm		120 bar
3,35 mm
2-5/8" 66,7 mm25 bar ⛔
2,03 mm		31 bar LT
2,54 mm		–
3-1/8" 79,4 mm24 bar ⛔
2,29 mm		30 bar ⛔
2,86 mm		–
3-5/8" 92,1 mm23 bar ⛔
2,54 mm		28 bar ⛔
3,18 mm		–
4-1/8" 104,8 mm22 bar ⛔
2,79 mm		27 bar ⛔
3,49 mm		–
5-1/8" 130,2 mm20 bar ⛔
3,18 mm		25 bar ⛔
3,97 mm		–
6-1/8" 155,6 mm19 bar ⛔
3,56 mm		23 bar ⛔
4,45 mm		–

Cobre estándar (Cu-DHP): Tubo frigorífico habitual (ACR). Solo los diámetros más pequeños soportan la presión del CO2 — vea la marca ⛔ frente a su presión de diseño.

Cobre reforzado (Cu-DHP): Mismo material pero con pared aproximadamente un 25 % más gruesa, para una presión admisible mayor que el cobre estándar.

Cobre K65 (CuFe2P): Aleación de cobre de alta resistencia para CO2, 120 bar. Elección estándar para sistemas subcríticos y transcríticos. Solo se fabrica de 3/8″ a 2-1/8″ — diámetros mayores requieren otro material.

Fuente y método: cobre estándar y reforzado según la fórmula de pared delgada P = 2·S·t/D con S = 41 MPa (6.000 psi), tensión admisible del tubo de cobre recocido hasta 38 °C. La soldadura fuerte recuece el tubo en cada unión, por lo que una instalación soldada se calcula con el valor recocido (Copper Tube Handbook, ASME B31.5); el valor del tubo estirado duro, unos 69 MPa, solo vale para uniones abocardadas o de compresión. K65: 120 bar indicados por el fabricante (Wieland) para la aleación CuFe2P según EN 14276, 3/8″–2-1/8″. Compruebe siempre con los datos del proveedor antes del montaje.

Otros países

Las presiones nominales anteriores siguen la práctica europea (EN 378, EN 14276, EN 13480-3; paredes de cobre según ASTM B280/B88). En otros mercados, el diseño y la aprobación de las tuberías de refrigerante se rigen por estas normas. Esta calculadora no ha sido verificada respecto a ellas – use la norma aplicable donde se instale el sistema.

EE. UU.

  • ASME B31.5 – Refrigeration Piping and Heat Transfer Components: diseño de tuberías, presión de diseño y presión de prueba
  • ANSI/ASHRAE Standard 15 – Safety Standard for Refrigeration Systems: requisitos de seguridad para sistemas de refrigeración
  • ASTM B280 – Seamless Copper Tube for Air Conditioning and Refrigeration Field Service: tubo de cobre

Canadá

  • CSA B52:23 – Mechanical refrigeration code: código de refrigeración; remite a ASME B31.5 para tuberías

Australia y Nueva Zelanda

  • AS/NZS 5149 – Refrigerating systems and heat pumps — Safety and environmental requirements: requisitos de seguridad para sistemas de refrigeración
  • AS 4041 – Pressure piping: diseño de tuberías, presión de diseño y presión de prueba
  • AS/NZS 1571 – Copper — Seamless tubes for air-conditioning and refrigeration: tubo de cobre

Dimensionado de tuberías de CO2 – preguntas frecuentes

¿Cómo se dimensionan las tuberías de CO2 (R744)?

La calculadora obtiene el caudal másico a partir de la potencia frigorífica de cada evaporador y de las propiedades del CO2 a las temperaturas de evaporación y de líquido, y elige el diámetro más pequeño que mantiene la velocidad por debajo del objetivo. La pérdida de carga se calcula con Darcy–Weisbach y se muestra también como caída de temperatura equivalente (K).

Calcular con la herramienta de arriba ↑CO2 (R744): dimensionado de tuberías de acero →

¿Qué velocidad usar en la línea de aspiración y la de líquido con CO2?

Por defecto: 12 m/s en las aspiraciones MT y LT y 1,2 m/s en la línea de líquido. Más velocidad da tubos más pequeños pero más pérdida de carga, y los tramos verticales de aspiración necesitan velocidad suficiente para devolver el aceite a los compresores. Todos los valores se pueden cambiar.

Calcular con la herramienta de arriba ↑

¿Por qué tubo de cobre K65 para CO2?

Las instalaciones de CO2 trabajan a presiones mucho más altas que las de HFC. El K65 (aleación CuFe2P, EN 14276) admite 120 bar de 3/8" a 2-1/8" y es la opción por defecto. El cobre ACR estándar tiene una presión admisible mucho menor en los diámetros grandes; un diámetro que no soporta la presión de diseño indicada se marca con ⛔ y nunca se elige automáticamente.

Calcular con la herramienta de arriba ↑CO2 (R744): dimensionado de tuberías de acero →

¿Qué presión máxima admisible (PS) debo indicar?

Los valores por defecto – 52 bar en aspiración MT, 30 bar en aspiración LT y 60 bar en líquido – son valores de partida habituales para un sistema booster transcrítico de CO2 según EN 378-2. Use siempre la PS de su propia instalación según EN 378 y la Directiva de Equipos a Presión.

Calcular con la herramienta de arriba ↑Válvula de seguridad y tubería de descarga (EN 13136 / EN ISO 24664) →

¿Sirve para sistemas booster transcríticos de CO2?

Sí. En el lado de baja presión dimensiona la aspiración MT, la aspiración LT y la línea de líquido desde el recipiente a los evaporadores, donde el CO2 es subcrítico (−50 a +10 °C). Marque «Línea al enfriador de gas» para dimensionar también el lado de alta presión: la descarga al enfriador de gas y la línea de retorno (75–140 bar, datos de CO2 de CoolProp). Las presiones admisibles se calculan a temperatura ambiente; compruebe la de la descarga a su temperatura real.

Calcular con la herramienta de arriba ↑

¿Es gratuita la calculadora y qué obtengo?

Es gratuita y no requiere registro. Obtiene diámetro, velocidad y pérdida de carga de cada tramo, una lista de materiales por diámetro, el aislamiento y un esquema de la instalación que se imprime de A4 a A1 y se guarda como archivo de proyecto.

Calcular con la herramienta de arriba ↑

Hipótesis: Línea de líquido saturado, CO2 subcrítico (R744) entre −50 y +10 °C. Los diámetros de tubería son diámetros nominales ACR en pulgadas. Verifique el espesor de pared y la presión de diseño frente a EN 378/PED antes del montaje. El caudal másico se basa en el efecto frigorífico neto, h_g a la temperatura de evaporación menos h_f a la temperatura del líquido, por lo que se incluye el gas flash de la expansión. No se cuentan la entalpía del recalentamiento ni la sobrealimentación por bomba.

Aviso legal: Esta herramienta no garantiza resultados correctos. Verifique siempre manualmente el espesor de pared, la clase de presión y otros valores antes del montaje.

Ayuda – cómo usar la calculadora

La calculadora dimensiona las tuberías de un sistema frigorífico de CO2 (R744): aspiración MT, aspiración LT y líquido. Introduzca los datos del sistema, construya la instalación en el diagrama de flujo y consulte los diámetros de tubería, las caídas de presión y la lista de materiales. La potencia de cada evaporador determina el caudal en cada tramo, y las tuberías se eligen para que la velocidad no supere la velocidad objetivo.

1. Datos del sistema

  • Introduzca la temperatura de evaporación de MT y LT, la temperatura de la línea de líquido y el recalentamiento de MT y LT (el recalentamiento influye en el dimensionado de las líneas de aspiración).
  • Fije una velocidad objetivo distinta para la aspiración MT, la aspiración LT y el líquido. Una velocidad objetivo mayor da tuberías más delgadas; una menor da tuberías más gruesas y menor caída de presión.
  • La potencia instalada de la central y la potencia del compresor son opcionales. Sirven para compararlas con la carga de los evaporadores y mostrar la potencia térmica total.
  • En «Avanzado – Márgenes y material de tubería»: longitud adicional por accesorios (solo afecta a la caída de presión, no al diámetro), tipo de tubería, diámetro mínimo permitido y aislamiento por colector (se usa en la lista de materiales).
  • El tipo de tubería y la presión de diseño determinan juntos qué diámetros están permitidos — ⛔ en las tablas significa que ese diámetro no soporta la presión introducida.
  • Marque «Línea al enfriador de gas» para dimensionar también la descarga: introduzca la alta presión, la temperatura de descarga, la de salida del enfriador, la velocidad objetivo y la PS del lado de alta presión. La línea se dibuja encima de la central frigorífica.

2. Evaporadores y ramales

  • Añada un evaporador con «+ Añadir evaporador» e introduzca su nombre, circuito (MT/LT) y potencia. Con ▲ ▼ cambia el orden y con × elimina una fila.
  • Un ramal es una línea única (líquido, MT o LT) a la que se pueden conectar otros evaporadores. Asigne una potencia a un ramal MT/LT si debe convertirse en evaporador.

3. El diagrama de flujo

  • Arrastre un evaporador para moverlo. Haga clic en su nombre para renombrarlo y en su potencia para cambiarla. Haga clic en [MT]/[LT] para cambiar de circuito (solo es posible si la línea de aspiración del evaporador llega directamente al colector).
  • Haga clic en una tubería para fijar su longitud, bloquear la longitud o elegir el diámetro manualmente. Un ✎ en las tablas indica que el diámetro se eligió manualmente.
  • En la misma casilla puede elegir el tipo de tubo solo para esa línea, p. ej. cobre estándar en tubos pequeños y K65 en el resto. Cada diámetro muestra su presión admisible (bar) en ese tipo de tubo; ⛔ significa que no soporta la presión de diseño (PS) del colector.
  • Haga clic derecho en una tubería para añadir un evaporador o un ramal en ese punto.
  • El tirador redondo de la línea de un evaporador se puede arrastrar y soltar sobre la línea del mismo tipo de otro evaporador para conectarse a ella, o sobre un espacio vacío para conectarse directamente al colector. Los cuadrados pequeños se arrastran a lo largo del borde del evaporador para cambiar por dónde entra la línea.
  • Seleccione un evaporador o una tubería y pulse Supr (Delete) para eliminarlo. Deshaga con «Deshacer» o Ctrl/Cmd+Z.

4. Moverse por el dibujo

  • Arrastre el fondo para desplazar la vista. Amplíe con los botones, con Ctrl/Cmd + rueda del ratón o pellizcando en un panel táctil. A− y A+ cambian el tamaño del texto del dibujo.
  • "Imprimir plano" imprime el diagrama de flujo junto con un resumen.
  • Marque «Forzar codos a 90°» para que todas las tuberías sigan ángulos rectos; desmárquela para conectarlas y moverlas libremente.
  • Marque «Forzar líneas paralelas» para que las tuberías que salen directamente de una tubería principal se deriven alineadas con la conexión del evaporador y formen una línea recta sin codo. La derivación sigue al evaporador o a su conexión cuando los mueve.

5. Medidor de potencia

  • Haga clic en «Añadir medidor de potencia» y luego en una tubería. El medidor muestra cuántos kW circulan a cada lado del punto.
  • Arrastre el punto para medir en otro lugar, arrastre el recuadro para mover la lectura y haga clic en × para eliminar el medidor.

6. Leer los resultados

  • Las tarjetas superiores muestran la potencia frigorífica total, el caudal másico total y el diámetro de los tres colectores principales.
  • Las tablas muestran, para cada evaporador y tramo, la potencia, el diámetro elegido, la velocidad y la caída de presión (Δp). El programa elige el diámetro más pequeño que respeta la velocidad objetivo.
  • ⚠ significa que el caudal requiere una tubería mayor que el mayor diámetro de la tabla. 🚩 significa que dos tuberías o evaporadores tienen el mismo nombre.
  • La lista de materiales y la lista de aislamiento suman las longitudes de tubería por diámetro, sin margen por accesorios. Úselas como base para el pedido.

7. Guardar y abrir

  • «Guardar» y «Guardar como…» guardan toda la instalación en un archivo, y «Abrir proyecto» lo carga de nuevo.
  • En Chrome y Edge, «Guardar» y el guardado automático escriben en el archivo elegido con Guardar como o Abrir. Otros navegadores descargan un archivo nuevo con «Guardar», y el guardado automático conserva el proyecto en el navegador.

8. Unidades

  • En «Opciones · Unidades» elige por separado la unidad de temperatura, recalentamiento, presión, velocidad, longitud, potencia y caudal másico. Solo cambia cómo se muestran e introducen los valores, no los cálculos.
Aviso legal: Esta herramienta no garantiza resultados correctos. Verifique siempre manualmente el espesor de pared, la clase de presión y otros valores antes del montaje.