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DIMENSIONAMENTO DA TUBULAÇÃO E PERDAS DE CARGA Universidade Federal do Rio Grande Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos Sistemas Térmicos II Dimensionamento da Tubulação 1- Dados de Entrada Vazão Máxima do Sistema (Q) Pressão Nominal do Sistema (PN) Viscosidade do Fluido (𝛝) Tipo e comprimento da Linha(lp, lr, ls) Tipo da tubulação (Rígida ou Flexível) Classificação da temperatura ( Constante ou Variável) 2- Velocidade Recomendada Considerando 1) Comprimento da linha <10m 2) Variações moderadas de temperatura 3) Vazões 20 a 200 l/min Recomenda-se: Linha Velocidade (m/s) Retorno 3 Sucção 1 Pressão 121,65. 𝑝 1 3,3 3- Calcular o diâmetro da Tubulação O diâmetro mínimo necessário é calculado a partir de 𝑄 = 𝑉. 𝐴 . Com alguns artifícios matemáticos para conversão de unidades: 𝑑𝑡 = 𝑄 0,015.𝜋.𝑉 [cm] Q: vazão [l/min] V: velocidade recomendada [cm/s] 4- Determinar o dt interno Comercial Consulta-se uma tabela de fabricante e especifica-se o diâmetro imediatamente superior. 𝑑𝑡𝑐𝑜𝑚𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙 ≥ 𝑑𝑡𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 5- Verificação do Escoamento Com o diâmetro comercial calcula-se o nº de Reynolds. 𝑅𝑒 = 𝑉. 𝑑𝑡 𝜗 Caso não seja escoamento laminar deve-se ajustar o diâmetro comercial imediatamente superior e recalcular a velocidade. Laminar 2000 2300 Indeterminado Turbulento Re 6- Cálculo da Pressão Máxima de Serviço Para linha de pressão deve-se verificar se o tubo escolhido suportará a pressão ao qual está submetida. 𝑃𝑚𝑎𝑥 = −10. 𝜎𝑎𝑑𝑚. 𝑑𝑡 2 − 𝐷𝑒2 4. 𝑑𝑡2 − 13. 𝐷𝑒2 𝜎𝑎𝑑𝑚 = 𝜎𝑟 𝑁 De: diâmetro externo (mm) 𝜎r: tensão de ruptura do material [kgf/cm²] N: Fator de segurança que pode variar de 4 a 8. PERDA DE CARGA NA LINHA DE PRESSÃO Perda de Carga na Linha de Pressão 1- Dados de Entrada Esquema do Sistema Hidráulico Comprimento da Linha de Pressão Tipo de Tubulação Diâmetro da Tubulação Vazão máxima do sistema Pressão de trabalho Temperatura contínua ou variável Peso específico do fluido 2- Levantamento das Singularidades Com os tipos (joelhos, luvas, curvas, reduções), o diâmetro da tubulação e o catálogo do fabricante obtém-se os comprimentos equivalentes. O somatório resultará na Perda de Carga por singularidades. Singularidade Qtde Comprimento Unitário Comprimento Total Total 3- Comprimento Total Ao somatório das singularidades acrescentar o comprimento retilíneo da tubulação. 𝐿𝑡 = 𝐿1 + 𝐿2 L1: comprimento retilíneo da tubulação de pressão. L2: Somatório do comprimento das singularidades 4- Fator de Atrito 𝝍 Tipo de Tubulação 𝟔𝟒/𝑹𝒆 - Tubos Rígidos e temperatura constante 𝟕𝟓/𝑹𝒆 - Tubos Rígidos com temperatura variável ; - Tubos flexíveis e temperatura constante 𝟗𝟎/𝑹𝒆 - Tubos flexíveis e temperatura variável Sendo: 𝑉 = 121,65. 𝑝 1 3,3 Sabendo-se o tipo de tubulação, a velocidade e o diâmetro da linha de pressão calcula-se o 𝝍. 5- Cálculo da Perda de Carga Distribuída e Localizada Determinada pela equação; ∆𝑃 = 𝝍. 5. 𝐿𝑡. 𝜌. 𝑣2 𝑑𝑡. 1010 [bar] 𝝍: fator de atrito 𝞀: peso específico [kg/m³] V: velocidade na linha de pressão [cm/s] dt: diâmetro da tubulação Lt: comprimento total [cm] 6- Perda de Carga nas Válvulas da Linha de Pressão Lista-se as válvulas instaladas na LP e consulta- se os catálogos dos fabricantes obtendo para referida Q os dP’s. Válvula Qtde Perda de Carga por Unidade Perda de Carga Total dp Total 7- Determinação da Perda de Carga Total Somatório das perdas nas válvulas e perdas na tubulação. ∆𝑃𝑡 = ∆𝑃 + 𝑑𝑝 8- Condição Funcional do Sistema O somatório da pressão de trabalho e a perda total deve ser inferior a pressão nominal do sistema. 𝑃𝑛 > 𝑃𝑡𝑏 + ∆𝑃𝑡 OBRIGADO! Diâmetro de Tubulações Rígidas Perdas de Carga x Vazão Perdas de Carga x Vazão Perdas de Carga x Vazão Comprimentos Equivalentes x Conexões Tabela Norma ASTM A120
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