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Dimensionamento tubazioni CO2 – acciaio

Tre collettori principali — aspirazione MT, aspirazione LT e liquido. Trascina liberamente gli evaporatori per posizionarli, collega una linea a un'altra e clicca su una linea per impostarne la lunghezza.
R744 · MT -8,0 °C · LT -32,0 °C · 26,50 kW

Dati di sistema

Temperatura di evaporazione per ciascun circuito e temperatura del ricevitore di liquido. La temperatura del liquido determina anche la quota di flash gas e quindi la portata massica.
Surriscaldamento utile all'uscita dell'evaporatore. Il vapore reale è meno denso del vapore saturo — le linee di aspirazione sono dimensionate in base alla densità inferiore.
Capacità di compressione installata, da confrontare con il carico degli evaporatori collegati. Inserire la potenza del compressore per ottenere la potenza termica totale.
Controlla direttamente il dimensionamento — una velocità maggiore produce tubi più sottili.
I tubi che non reggono questa pressione vengono contrassegnati con ⛔ e non vengono mai scelti automaticamente. I valori predefiniti seguono i comuni valori di riferimento EN 378 (ambiente 32 °C) per un sistema booster transcritico — la pressione di fermo della CO2 è spesso più determinante della temperatura di esercizio. Adattali al tuo impianto.
Avanzate – Margini e materiale tubazioni
Aumenta la lunghezza usata nel calcolo della perdita di carico — compare nella colonna Δp delle tabelle «Collettori principali»/«Collegamenti evaporatori» più sotto, non nella dimensione del tubo né nelle schede in alto.
Aggiunge un margine d'ordine solo nella distinta materiali e nella lista isolamento (sfridi, errori) — cosa diversa da «Lunghezza aggiuntiva per raccordi» sopra, senza effetto su dimensione tubo o Δp.
Acciaio per basse temperature per CO2: il normale acciaio al carbonio (P235/P265GH) non è resiliente alle temperature LT. Resilienza garantita fino a −40 °C (EN 10216-4); sotto, verificare la EN 13480-2 appendice B o usare l'inox. Parete spessa e alta pressione ammissibile. Richiede protezione anticorrosione esterna.
Che pressione regge ogni diametro: vedi la tabella in fondo alla pagina ↓
I tubi più piccoli di questa soglia non verranno mai selezionati automaticamente.
Seleziona la specifica di isolamento (spessore/colore) per collettore ai fini della distinta materiali.

Evaporatori

Nome Circuito kW
Una derivazione ha una sola linea (liquido, MT o LT). Una derivazione MT/LT può essere trasformata in evaporatore assegnandole un carico in kW.
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Progetto

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Opzioni · Unità

Cambia solo il modo in cui i valori vengono mostrati e inseriti — tutti i calcoli continuano a funzionare come prima.

Schema di flusso

Aspirazione MT Liquido Aspirazione LT Derivato da un altro tubo
100% 100%
Trascina liberamente un evaporatore per posizionarlo. Clicca su un tratto di tubo per impostarne la lunghezza o modificarne manualmente la dimensione.
Clicca qui, poi su un tratto di tubo, per posizionare un misuratore di potenza.
— m Dim.:
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Distinta materiali

Le lunghezze includono il margine di scarto sopra, ma non la maggiorazione per raccordi (che influisce solo su Δp).

Piano di isolamento

Il tipo di isolamento per collettore si sceglie in "Avanzate" nei Dati di sistema.

Collegamenti per evaporatore

"Potenza propria" è il valore proprio in kW dell'evaporatore. "Potenza nel tubo" è il flusso accumulato in quel tubo specifico — maggiore se altri evaporatori/tubi vi sono collegati. Non sommare mai le colonne "Potenza nel tubo" per un totale; usare "Potenza propria".

Collettori principali

Mostra calcolo

Calcolo per tubazione

TubazionePortata massica [kg/s]Densità [kg/m³]Diametro interno [mm]Velocità [m/s]RefLunghezza (+ tolleranza) [m]Δp [kPa]Δp al metro [Pa/m]Tipo di tubo, PS
#1 DN15 · Liquido: Centrale frigorifera → Cella frigo 10,1043972,416,10,52771.7000,02786 (+1,8)1,82233P265NL · PS 60 bar
#2 DN15 · Liquido: Cella frigo 1 → Congelatore 10,07272972,416,10,36750.0000,02856 (+1,8)0,906116P265NL · PS 60 bar
#3 DN15 · Liquido: Congelatore 1 → Cella frigo 20,05316972,416,10,26936.6000,02936 (+1,8)0,49863,9P265NL · PS 60 bar
#4 DN15 · Liquido: Cella frigo 2 → Congelatore 20,02948972,416,10,14920.3000,03156 (+1,8)0,16421,1P265NL · PS 60 bar
#5 DN15 · Liquido: Congelatore 2 → Vetrina MT0,01579972,416,10,079710.9000,03486 (+1,8)0,05226,69P265NL · PS 60 bar
#6 DN15 · Aspirazione MT: Centrale frigorifera → Cella frigo 10,0710370,2616,14,97406.0000,02616 (+1,8)111410P265NL · PS 52 bar
#7 DN15 · Aspirazione MT: Cella frigo 1 → Cella frigo 20,0394670,2616,12,76226.0000,02656 (+1,8)3,43439P265NL · PS 52 bar
#8 DN15 · Aspirazione MT: Cella frigo 2 → Vetrina MT0,0157970,2616,11,190.3000,02746 (+1,8)0,56872,8P265NL · PS 52 bar
#9 DN15 · Aspirazione LT: Centrale frigorifera → Congelatore 10,0332632,816,14,98216.0000,02656 (+1,8)5,22669P265NL · PS 30 bar
#10 DN15 · Aspirazione LT: Congelatore 1 → Congelatore 20,0136932,816,12,0588.8000,02746 (+1,8)0,917118P265NL · PS 30 bar
#11 DN15 · Linea verso Cella frigo 1 · Liquido0,03157972,416,10,15921.7000,03125 (+1,5)0,15623,9P265NL · PS 60 bar
#12 DN15 · Linea verso Cella frigo 1 · Aspirazione MT0,0315770,2616,12,21181.0000,02665 (+1,5)1,84283P265NL · PS 52 bar
#13 DN15 · Linea verso Cella frigo 2 · Liquido0,02368972,416,10,1216.3000,03255 (+1,5)0,091314P265NL · PS 60 bar
#14 DN15 · Linea verso Cella frigo 2 · Aspirazione MT0,0236870,2616,11,66135.0000,02695 (+1,5)1,05161P265NL · PS 52 bar
#15 DN15 · Linea verso Vetrina MT · Liquido0,01579972,416,10,079710.9000,03485 (+1,5)0,04356,69P265NL · PS 60 bar
#16 DN15 · Linea verso Vetrina MT · Aspirazione MT0,0157970,2616,11,190.3000,02745 (+1,5)0,47372,8P265NL · PS 52 bar
#17 DN15 · Linea verso Congelatore 1 · Liquido0,01956972,416,10,098813.5000,03355 (+1,5)0,06439,89P265NL · PS 60 bar
#18 DN15 · Linea verso Congelatore 1 · Aspirazione LT0,0195632,816,12,93127.0000,0275 (+1,5)1,53236P265NL · PS 30 bar
#19 DN15 · Linea verso Congelatore 2 · Liquido0,01369972,416,10,069294200,03585 (+1,5)0,03365,17P265NL · PS 60 bar
#20 DN15 · Linea verso Congelatore 2 · Aspirazione LT0,0136932,816,12,0588.8000,02745 (+1,5)0,764118P265NL · PS 30 bar

Base di calcolo

Metodo
Ogni tubazione è dimensionata per il diametro più piccolo che mantiene la velocità pari o inferiore al valore target ed è omologata per la sua PS; la caduta di pressione viene calcolata con la formula di Darcy-Weisbach.
Equazioni
  • 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 %)
Fattore d'attrito
Swamee–Jain (explicit form of Colebrook–White)
Dati del fluido
CoolProp, Span–Wagner EOS (R744) 8.0.0
Norme
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)
Annotazioni
  • Portata massica derivata dalla resa frigorifera e dalla differenza di entalpia tra il vapore saturo alla temperatura di evaporazione e il liquido alla temperatura del liquido; linee di aspirazione con il surriscaldamento specificato.
  • Non sono incluse le differenze di altezza statica e la caduta di pressione di valvole e raccordi oltre la tolleranza.

Pressione ammissibile per diametro

Pressione ammissibile (bar) di ogni diametro e tipo di tubo, con lo spessore. Verde: basta per la pressione di progetto di tutti e tre i collettori (aspirazione MT 52, aspirazione LT 30, liquido 60 bar). Giallo: basta solo per i collettori indicati nella cella. Rosso ⛔: non basta per nessuno. –: il tipo di tubo non è prodotto in quel diametro.
DiametroP265NL – acciaio al carbonio, senza saldatura (EN 10216-4)
tipo di tubo scelto		316L (1.4404) – inox, senza saldatura (EN 10216-5) 316L (1.4404) – inox, saldato a parete sottile (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 – acciaio al carbonio, senza saldatura (EN 10216-4): Acciaio per basse temperature per CO2: il normale acciaio al carbonio (P235/P265GH) non è resiliente alle temperature LT. Resilienza garantita fino a −40 °C (EN 10216-4); sotto, verificare la EN 13480-2 appendice B o usare l'inox. Parete spessa e alta pressione ammissibile. Richiede protezione anticorrosione esterna.

316L (1.4404) – inox, senza saldatura (EN 10216-5): Acciaio inox resistente agli acidi con parete media. Non richiede protezione anticorrosione esterna ed è resiliente alle basse temperature.

316L (1.4404) – inox, saldato a parete sottile (EN 10217-7): Tubi leggeri a parete sottile, calcolati con coefficiente di saldatura 0,85. Solo i diametri minori reggono la pressione della CO2: vedi il simbolo ⛔ rispetto alla tua pressione di progetto.

Fonte e metodo: EN 13480-3, p = 2·f·z·e / (D − e), dove e è lo spessore minimo della parete (nominale meno la tolleranza: −12,5% senza saldatura, −10% saldato), f la tensione ammissibile (P265NL 170 MPa, 1.4404 150 MPa, Rp1.0/1.5 sul lato sicuro) e z il fattore di giunzione saldata (0,85 per saldato). Gli spessori delle pareti sono formati commerciali comuni – verificare con il proprio fornitore prima dell'ordine.

Altri paesi

I valori di pressione sopra riportati seguono la prassi europea (EN 378, EN 13480-3). In altri mercati, le tubazioni per refrigerante vengono progettate e approvate in base ad altre normative. Questo calcolatore non è stato verificato rispetto ad esse – utilizzare la normativa in vigore nel luogo di installazione dell'impianto.

USA

  • ASME B31.5 – Refrigeration Piping and Heat Transfer Components: dimensionamento tubazioni, pressione di progetto e pressione di prova
  • ANSI/ASHRAE Standard 15 – Safety Standard for Refrigeration Systems: requisiti di sicurezza per impianti di refrigerazione

Canada

  • CSA B52:23 – Mechanical refrigeration code: normativa per la refrigerazione; fa riferimento alla norma ASME B31.5 per le tubazioni

Australia e Nuova Zelanda

  • AS/NZS 5149 – Refrigerating systems and heat pumps — Safety and environmental requirements: requisiti di sicurezza per impianti di refrigerazione
  • AS 4041 – Pressure piping: dimensionamento tubazioni, pressione di progetto e pressione di prova

Domande frequenti sulle tubazioni in acciaio per CO2

Come si dimensiona una tubazione in acciaio per CO2 (R744)?

Ogni linea si dimensiona in base alla portata massica e alla velocità ammessa: aspirazione MT, aspirazione LT e linea del liquido. Il calcolatore ricava la portata massica da potenza frigorifera, temperatura di evaporazione e surriscaldamento, sceglie il DN più piccolo che rispetta la velocità obiettivo e mostra la perdita di carico tratto per tratto.

Calcola con lo strumento qui sopra ↑CO2 (R744): dimensionamento tubi in rame →

Qual è la pressione ammissibile dei tubi in acciaio?

La pressione ammissibile è calcolata secondo EN 13480-3 (p = 2·f·z·e / (D − e)) con lo spessore minimo dopo la tolleranza di fabbricazione: −12,5 % per i tubi senza saldatura e −10 % per quelli saldati. Il calcolatore mostra la pressione ammissibile di ogni diametro e avvisa con ⛔ quando un tubo non regge la pressione di progetto inserita.

Calcola con lo strumento qui sopra ↑

P265NL o acciaio inox 316L: quale scegliere?

P265NL (EN 10216-4) è un acciaio al carbonio senza saldatura, testato per resilienza a basse temperature, ed è la scelta standard per impianti CO2; il semplice P235GH/P265GH non è destinato a temperature BT. L'acciaio inox 1.4404 (316L) è disponibile senza saldatura (EN 10216-5) e saldato longitudinalmente (EN 10217-7). Non richiede verniciatura, ma il tubo saldato ha parete più sottile e classe di pressione inferiore. P265NL è testato per resilienza fino a −40 °C (EN 10216-4); al di sotto, verificare EN 13480-2 Allegato B o usare acciaio inox.

Calcola con lo strumento qui sopra ↑

Quali diametri copre il calcolatore?

Da DN10 a DN300, con diametri esterni secondo EN 10220, da 17,2 a 323,9 mm. Lo spessore dipende dal tipo di tubo scelto e la distinta materiali riporta la sigla d’ordine, ad esempio «DN25 · 33,7 × 3,2». Verificate lo spessore con il fornitore prima dell’ordine.

Calcola con lo strumento qui sopra ↑

Quando usare l’acciaio invece del rame?

Il tubo di rame K65 arriva fino a 2-1/8″ (54 mm). Le linee più grandi, la refrigerazione industriale a CO2 e le parti con alta pressione di progetto si realizzano quindi di solito in acciaio. Per impianti piccoli c’è il calcolatore per il rame, e un file di progetto si apre in entrambi con lo schema.

Calcola con lo strumento qui sopra ↑CO2 (R744): dimensionamento tubi in rame →

Ipotesi: Liquido saturo nella linea del liquido, CO2 (R744) subcritica tra −50 e +10 °C. Diametri in DN con diametro esterno secondo EN 10220; gli spessori sono misure comuni a magazzino. La pressione ammissibile è calcolata secondo EN 13480-3 con lo spessore minimo. Verifica spessore, materiale e pressione di progetto secondo EN 378/PED e i dati del fornitore prima del montaggio. La portata massica si basa sull'effetto frigorifero netto, h_g alla temperatura di evaporazione meno h_f alla temperatura del liquido, quindi include il flash gas dell'espansione. L'entalpia del surriscaldamento e la sovralimentazione a pompa non sono considerate.

Esclusione di responsabilità: Questo strumento non garantisce risultati corretti. Verificare sempre manualmente lo spessore della parete, la classe di pressione e gli altri valori prima del montaggio.

Guida – come usare il calcolatore

Il calcolatore dimensiona le tubazioni di un impianto frigorifero a CO2 (R744): aspirazione MT, aspirazione LT e liquido. Inserisci i dati di sistema, costruisci l'impianto nello schema di flusso e leggi dimensioni dei tubi, perdite di carico e distinta materiali. La potenza di ogni evaporatore determina la portata in ogni tratto, e i tubi sono scelti in modo che la velocità non superi la velocità obiettivo.

1. Dati di sistema

  • Inserisci la temperatura di evaporazione MT e LT, la temperatura della linea del liquido e il surriscaldamento MT e LT (il surriscaldamento influisce sul dimensionamento delle linee di aspirazione).
  • Imposta una velocità obiettivo distinta per aspirazione MT, aspirazione LT e liquido. Una velocità obiettivo più alta dà tubi più sottili; una più bassa dà tubi più grandi e minore perdita di carico.
  • La potenza installata della centrale e la potenza del compressore sono facoltative. Servono per confrontarle con il carico degli evaporatori e mostrare la potenza termica totale.
  • In «Avanzate – Margini e materiale tubazioni»: lunghezza aggiuntiva per raccordi (influisce solo sulla perdita di carico, non sulla dimensione del tubo), tipo di tubo, dimensione minima consentita e isolamento per collettore (usato nella distinta materiali).
  • Il tipo di tubo e la pressione di progetto determinano insieme quali dimensioni sono ammesse — ⛔ nelle tabelle indica che quella dimensione non regge la pressione inserita.
  • Spunta «Linea al gas cooler» per dimensionare anche la mandata: inserisci alta pressione, temperatura di mandata, temperatura di uscita dal gas cooler, velocità obiettivo e PS del lato alta pressione. La linea è disegnata sopra la centrale frigorifera.

2. Evaporatori e derivazioni

  • Aggiungi un evaporatore con «+ Aggiungi evaporatore» e inserisci nome, circuito (MT/LT) e potenza. Con ▲ ▼ cambi l'ordine e con × rimuovi una riga.
  • Una derivazione è una linea singola (liquido, MT o LT) a cui si possono collegare altri evaporatori. Assegna una potenza a una derivazione MT/LT se deve diventare un evaporatore.

3. Lo schema di flusso

  • Trascina un evaporatore per spostarlo. Clicca sul nome per rinominarlo e sulla potenza per modificarla. Clicca su [MT]/[LT] per cambiare circuito (possibile solo se la linea di aspirazione dell'evaporatore arriva direttamente al collettore).
  • Clicca su un tubo per impostarne la lunghezza, bloccarla o scegliere la dimensione manualmente. Un ✎ nelle tabelle indica che la dimensione è stata scelta manualmente.
  • Nello stesso riquadro scegli il tipo di tubo solo per quella linea, ad es. inox 316L sui tubi piccoli e P265NL sul resto. Ogni diametro mostra la sua pressione ammissibile (bar) in quel tipo di tubo; ⛔ significa che non regge la pressione di progetto (PS) del collettore.
  • Clic destro su un tubo per aggiungere in quel punto un evaporatore o una derivazione.
  • La maniglia rotonda sulla linea di un evaporatore si può trascinare e rilasciare sulla linea dello stesso tipo di un altro evaporatore per collegarsi, oppure su uno spazio libero per collegarsi direttamente al collettore. I quadratini si trascinano lungo il bordo dell'evaporatore per cambiare il punto in cui la linea vi entra.
  • Seleziona un evaporatore o un tubo e premi Canc (Delete) per rimuoverlo. Annulla con «Annulla» o Ctrl/Cmd+Z.

4. Muoversi nel disegno

  • Trascina lo sfondo per spostare la vista. Ingrandisci con i pulsanti, con Ctrl/Cmd + rotellina o pizzicando su un trackpad. A− e A+ cambiano la dimensione del testo nel disegno.
  • "Stampa disegno" stampa lo schema di flusso insieme a un riepilogo.
  • Seleziona «Forza gomiti a 90°» per disegnare tutti i tubi con angoli retti; deselezionala per collegarli e spostarli liberamente.
  • Spunta «Forza linee parallele» perché i tubi che partono direttamente da una linea principale si stacchino in corrispondenza dell’attacco dell’evaporatore e diventino una linea retta senza curve. Lo stacco segue l’evaporatore o il suo attacco quando li sposti.

5. Misuratore di potenza

  • Clicca su «Aggiungi misuratore di potenza» e poi su un tubo. Il misuratore mostra quanti kW scorrono su ciascun lato del punto.
  • Trascina il punto per misurare altrove, trascina il riquadro per spostare la lettura e clicca su × per rimuovere il misuratore.

6. Leggere i risultati

  • Le schede in alto mostrano potenza frigorifera totale, portata massica totale e dimensione dei tre collettori principali.
  • Le tabelle mostrano, per ogni evaporatore e tratto, potenza, dimensione scelta, velocità e perdita di carico (Δp). Il programma sceglie la dimensione più piccola che rispetta la velocità obiettivo.
  • ⚠ significa che la portata richiede un tubo più grande della dimensione massima in tabella. 🚩 significa che due tubi o evaporatori hanno lo stesso nome.
  • La distinta materiali e la lista isolamento sommano le lunghezze dei tubi per dimensione, senza maggiorazione per raccordi. Usali come base per l'ordine.

7. Salvare e aprire

  • «Salva» e «Salva con nome…» salvano l'intero impianto in un file, e «Apri progetto» lo ricarica.
  • In Chrome ed Edge, «Salva» e il salvataggio automatico scrivono nel file scelto con Salva con nome o Apri. Gli altri browser scaricano un nuovo file con «Salva», e il salvataggio automatico conserva invece il progetto nel browser.

8. Unità

  • In «Opzioni · Unità» scegli separatamente l'unità di temperatura, surriscaldamento, pressione, velocità, lunghezza, potenza e portata massica. Cambia solo come i valori vengono mostrati e inseriti, non i calcoli.
Esclusione di responsabilità: Questo strumento non garantisce risultati corretti. Verificare sempre manualmente lo spessore della parete, la classe di pressione e gli altri valori prima del montaggio.