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Dimensionado de tuberías de CO2 – acero

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.
Acero para baja temperatura para CO2: el acero al carbono corriente (P235/P265GH) no es tenaz a temperaturas LT. Ensayo de resiliencia hasta −40 °C (EN 10216-4); por debajo, compruebe la EN 13480-2 anexo B o use acero inoxidable. Pared gruesa y alta presión admisible. Requiere protección anticorrosión exterior.
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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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 DN15 · Líquido: Central frigorífica → Cámara fría 10,1043972,416,10,52771.7000,02786 (+1,8)1,82233P265NL · PS 60 bar
#2 DN15 · Líquido: Cámara fría 1 → Congelador 10,07272972,416,10,36750.0000,02856 (+1,8)0,906116P265NL · PS 60 bar
#3 DN15 · Líquido: Congelador 1 → Cámara fría 20,05316972,416,10,26936.6000,02936 (+1,8)0,49863,9P265NL · PS 60 bar
#4 DN15 · Líquido: Cámara fría 2 → Congelador 20,02948972,416,10,14920.3000,03156 (+1,8)0,16421,1P265NL · PS 60 bar
#5 DN15 · Líquido: Congelador 2 → Mueble MT0,01579972,416,10,079710.9000,03486 (+1,8)0,05226,69P265NL · PS 60 bar
#6 DN15 · Aspiración MT: Central frigorífica → Cámara fría 10,0710370,2616,14,97406.0000,02616 (+1,8)111410P265NL · PS 52 bar
#7 DN15 · Aspiración MT: Cámara fría 1 → Cámara fría 20,0394670,2616,12,76226.0000,02656 (+1,8)3,43439P265NL · PS 52 bar
#8 DN15 · Aspiración MT: Cámara fría 2 → Mueble MT0,0157970,2616,11,190.3000,02746 (+1,8)0,56872,8P265NL · PS 52 bar
#9 DN15 · Aspiración LT: Central frigorífica → Congelador 10,0332632,816,14,98216.0000,02656 (+1,8)5,22669P265NL · PS 30 bar
#10 DN15 · Aspiración LT: Congelador 1 → Congelador 20,0136932,816,12,0588.8000,02746 (+1,8)0,917118P265NL · PS 30 bar
#11 DN15 · Línea hacia Cámara fría 1 · Líquido0,03157972,416,10,15921.7000,03125 (+1,5)0,15623,9P265NL · PS 60 bar
#12 DN15 · Línea hacia Cámara fría 1 · Aspiración MT0,0315770,2616,12,21181.0000,02665 (+1,5)1,84283P265NL · PS 52 bar
#13 DN15 · Línea hacia Cámara fría 2 · Líquido0,02368972,416,10,1216.3000,03255 (+1,5)0,091314P265NL · PS 60 bar
#14 DN15 · Línea hacia Cámara fría 2 · Aspiración MT0,0236870,2616,11,66135.0000,02695 (+1,5)1,05161P265NL · PS 52 bar
#15 DN15 · Línea hacia Mueble MT · Líquido0,01579972,416,10,079710.9000,03485 (+1,5)0,04356,69P265NL · PS 60 bar
#16 DN15 · Línea hacia Mueble MT · Aspiración MT0,0157970,2616,11,190.3000,02745 (+1,5)0,47372,8P265NL · PS 52 bar
#17 DN15 · Línea hacia Congelador 1 · Líquido0,01956972,416,10,098813.5000,03355 (+1,5)0,06439,89P265NL · PS 60 bar
#18 DN15 · Línea hacia Congelador 1 · Aspiración LT0,0195632,816,12,93127.0000,0275 (+1,5)1,53236P265NL · PS 30 bar
#19 DN15 · Línea hacia Congelador 2 · Líquido0,01369972,416,10,069294200,03585 (+1,5)0,03365,17P265NL · PS 60 bar
#20 DN15 · Línea hacia Congelador 2 · Aspiración LT0,0136932,816,12,0588.8000,02745 (+1,5)0,764118P265NL · 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) · EN 10220 (outside diameters) · EN 13480-3 (p = 2·f·z·e / (D − e)) · EN 10216-4 (P265NL, f = 170 MPa) · EN 10216-5 / EN 10217-7 (1.4404, f = Rp1.0/1.5 = 150 MPa)
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.
DiámetroP265NL – acero al carbono, sin soldadura (EN 10216-4)
tipo de tubo elegido		316L (1.4404) – inoxidable, sin soldadura (EN 10216-5) 316L (1.4404) – inoxidable, soldado de pared delgada (EN 10217-7)
DN10 17,2 mm451 bar
2,30 mm		340 bar
2,00 mm		233 bar
1,60 mm
DN15 21,3 mm407 bar
2,60 mm		269 bar
2,00 mm		185 bar
1,60 mm
DN20 26,9 mm314 bar
2,60 mm		243 bar
2,30 mm		144 bar
1,60 mm
DN25 33,7 mm308 bar
3,20 mm		217 bar
2,60 mm		144 bar
2,00 mm
DN32 42,4 mm273 bar
3,60 mm		170 bar
2,60 mm		113 bar
2,00 mm
DN40 48,3 mm237 bar
3,60 mm		148 bar
2,60 mm		99 bar
2,00 mm
DN50 60,3 mm204 bar
3,90 mm		132 bar
2,90 mm		79 bar
2,00 mm
DN65 76,1 mm207 bar
5,00 mm		104 bar
2,90 mm		62 bar
2,00 mm
DN80 88,9 mm198 bar
5,60 mm		98 bar
3,20 mm		53 bar MT, LT
2,00 mm
DN100 114,3 mm172 bar
6,30 mm		85 bar
3,60 mm		41 bar LT
2,00 mm
DN125 139,7 mm140 bar
6,30 mm		77 bar
4,00 mm		33 bar LT
2,00 mm
DN150 168,3 mm130 bar
7,10 mm		72 bar
4,50 mm		36 bar LT
2,60 mm
DN200 219,1 mm112 bar
8,00 mm		77 bar
6,30 mm		28 bar ⛔
2,60 mm
DN250 273,0 mm99 bar
8,80 mm		62 bar
6,30 mm		26 bar ⛔
3,00 mm
DN300 323,9 mm94 bar
10,00 mm		59 bar MT, LT
7,10 mm		21 bar ⛔
3,00 mm

P265NL – acero al carbono, sin soldadura (EN 10216-4): Acero para baja temperatura para CO2: el acero al carbono corriente (P235/P265GH) no es tenaz a temperaturas LT. Ensayo de resiliencia hasta −40 °C (EN 10216-4); por debajo, compruebe la EN 13480-2 anexo B o use acero inoxidable. Pared gruesa y alta presión admisible. Requiere protección anticorrosión exterior.

316L (1.4404) – inoxidable, sin soldadura (EN 10216-5): Acero inoxidable resistente a ácidos con pared media. No necesita protección anticorrosión exterior y es tenaz a bajas temperaturas.

316L (1.4404) – inoxidable, soldado de pared delgada (EN 10217-7): Tubo ligero de pared delgada, calculado con un factor de soldadura de 0,85. Solo los diámetros pequeños soportan la presión del CO2: vea la marca ⛔ frente a su presión de diseño.

Fuente y método: EN 13480-3, p = 2·f·z·e / (D − e), donde e es el espesor mínimo de pared (nominal menos la tolerancia: −12,5 % sin soldadura, −10 % soldada), f la tensión admisible (P265NL 170 MPa, 1.4404 150 MPa, Rp1.0/1.5 del lado de la seguridad) y z el factor de junta soldada (0,85 para soldada). Los espesores de pared son medidas habituales de stock; consulte a su proveedor antes de realizar el pedido.

Otros países

Las presiones nominales anteriores siguen la práctica europea (EN 378, EN 13480-3). 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

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

Preguntas frecuentes sobre tuberías de acero para CO2

¿Cómo se dimensiona una tubería de acero para CO2 (R744)?

Cada línea se dimensiona según su caudal másico y la velocidad admisible: aspiración MT, aspiración LT y línea de líquido. La calculadora obtiene el caudal másico de la potencia frigorífica, la temperatura de evaporación y el recalentamiento, elige el DN más pequeño que cumple la velocidad objetivo y muestra la pérdida de carga tramo a tramo.

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

¿Qué presión admisible tienen los tubos de acero?

La presión admisible se calcula según EN 13480-3 (p = 2·f·z·e / (D − e)) con el espesor mínimo tras la tolerancia de fabricación: −12,5 % en tubo sin soldadura y −10 % en tubo soldado. La calculadora muestra la presión admisible de cada diámetro y avisa con ⛔ cuando un tubo no soporta la presión de diseño indicada.

Calcular con la herramienta de arriba ↑

¿P265NL o acero inoxidable 316L?

P265NL (EN 10216-4) es un acero al carbono sin soldadura, probado a impacto para bajas temperaturas, y la opción habitual en plantas de CO2; P235GH/P265GH ordinario no está destinado a temperaturas LT. Acero inoxidable 1.4404 (316L) viene sin soldadura (EN 10216-5) y soldado longitudinalmente (EN 10217-7). No necesita pintura, pero el tubo soldado tiene pared más fina y menor presión nominal. P265NL probado a impacto hasta −40 °C (EN 10216-4); por debajo, verifique EN 13480-2 Anexo B o use acero inoxidable.

Calcular con la herramienta de arriba ↑

¿Qué diámetros incluye la calculadora?

De DN10 a DN300, con diámetros exteriores según EN 10220, de 17,2 a 323,9 mm. El espesor depende del tipo de tubo elegido, y la lista de materiales da la designación de pedido, por ejemplo «DN25 · 33,7 × 3,2». Confirme el espesor con su proveedor antes de pedir.

Calcular con la herramienta de arriba ↑

¿Cuándo usar acero en lugar de cobre?

El tubo de cobre K65 llega hasta 2-1/8″ (54 mm). Las líneas grandes, la refrigeración industrial con CO2 y las partes con alta presión de diseño se hacen por eso normalmente en acero. Para instalaciones pequeñas está la calculadora de cobre, y un archivo de proyecto se abre en ambas con el esquema.

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

Hipótesis: Líquido saturado en la línea de líquido, CO2 (R744) subcrítico entre −50 y +10 °C. Diámetros en DN con diámetro exterior según EN 10220; los espesores son medidas habituales de stock. La presión admisible se calcula según EN 13480-3 con el espesor mínimo. Verifique espesor, material y presión de diseño según EN 378/PED y los datos del proveedor 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. inoxidable 316L en tubos pequeños y P265NL 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.