dimensionamento rede ar comprimido
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7/28/2019 Dimensionamento Rede Ar Comprimido
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Comprimento equivalente (conceito)
A Figura 01 abaixo representa um trecho simples de tubulao, com um registro e duas
curvas, conduzindo ar comprimido de A at D. O problema bsico saber a presso em
D, dados a presso em A, a vazo e o dimetro da tubulao. Ou seja, saber a perda de
presso (ouperda de carga) provocada pela tubulao e acessrios.
Figura 01
A perda de carga em trechos retilneos facilmente calculada por frmulas tericas ou
empricas da mecnica dos fluidos. Assim, no exemplo da Figura 01, o comprimento de
tubulao
= AB + BC + CD
Para o caso de acessrios (registros, curvas, etc), usual considerarcomprimentos
equivalentes, isto , comprimentos de trechos retos que produzem a mesma perda de
carga do acessrio.
Portanto, para o exemplo acima, o comprimento total para efeito de clculo de perda de
carga :
total = AB + BC + CD + R + B + D
Onde as trs ltimas parcelas so os comprimentos equivalentes do registro R e das
curvas B e C, respectivamente.
Uma vez determinado o comprimento total, isto , da tubulao mais os equivalentes de
acessrios, aplica-se uma frmula para determinar a perda de presso.
Notar que, no caso de lquidos como gua e outros, obrigatrio considerar a diferena
de alturas fsicas entre os pontos, devido presso hidrosttica. Para gases, a baixa
massa especfica faz essa contribuio pequena e pode ser desprezada sem grandes
desvios na maioria dos casos prticos.
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Tabela de comprimentos equivalentes
A tabela abaixo d os comprimentos equivalentes em metros de tubo de ao novo para
alguns acessrios comuns.
1/2 3/4 11
1/4
1
1/22
2
1/23 4 5 6 8 10
Curva 45 raio mdio
rosca
0,2
1
0,2
8
0,3
90,52 0,64
0,8
30,97
1,2
0
1,7
0
Idem, flange 0,5
20,91
0,8
0
1,1
0
1,4
0
1,7
0
2,3
0
2,7
0
Curva 90 raio mdio
rosca
0,6
7
0,7
0
0,8
30,98 1,00
1,1
01,11
1,2
0
1,4
0
Idem, flange 0,83
0,88 1,00
1,30
1,50
1,70
2,10
2,40
Curva 180 raio mdio
rosca
1,1
0
1,1
3
1,6
02,00 2,30
2,6
02,80
3,4
0
4,0
0
Idem, flange 0,8
30,88
1,0
0
1,3
0
1,5
0
1,7
0
2,1
0
2,4
0
Filtro em Y rosca1,5
0
2,0
0
2,3
05,50 8,10
8,3
08,80
10,
4
12,
8
16,
2
18,
6
Joelho 90 rosca1,1
0
1,3
5
1,6
02,00 2,25
2,6
02,80
3,4
0
4,0
0
Idem, flange 0,9
51,10
1,3
0
1,8
0
2,2
0
2,7
0
3,7
0
4,3
0
Reduo (valores
mdios)
0,5
0 0,70
1,0
0
2,0
0
2,5
0
Registro angular
rosca
1,6
0
4,6
0
5,2
05,50 5,50
5,5
55,55
5,5
5
5,5
5
Idem, flange 6,4
06,70
8,5
0
11,
6
15,
2
19,
2
27,
4
36,
6
Registro diafragma 1,2
0
2,003,0
0
4,5
0
6,0
0
8,0
0
10,
0
Registro gaveta rosca0,1
7
0,2
0
0,2
50,34 0,37
0,4
60,52
0,5
8
0,7
6
Idem, flange 0,8
00,83
0,8
5
0,8
8
0,9
5
0,9
8
0,9
8
0,9
8
Registro globo rosca6,7
0
7,3
0
8,8
011,3 12,8
16,
518,9
24,
0
33,
5
Idem, flange 21,
423,5
28,
7
36,
6
45,
7
47,
9
79,
3
94,
5
Tee fluxo direto rosca0,5
2
0,7
3
0,9
91,40 1,70
2,3
02,80
3,7
0
5,2
0
Idem, flange 0,5 0,58 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
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5 7 5 0 0 0 0
Tee fluxo lateral
rosca
1,3
0
1,6
0
2,0
02,70 3,00
3,7
03,90
5,2
0
6,4
0
Idem, flange 2,0
02,30
2,9
0
3,7
0
4,6
0
5,5
0
7,3
0
9,1
0
Unio0,0
7
0,0
7
0,0
80,11 0,12
0,1
40,14
0,1
6
0,1
9
Vlvula de reteno
rosca
2,4
0
2,7
0
3,4
04,00 4,60
5,8
06,70
8,2
0
11,
6
Idem, flange 5,2
06,40
8,3
0
11,
6
15,
2
19,
2
27,
4
36,
6
1/2 3/4 11
1/4
1
1/22
2
1/23 4 5 6 8 10
Frmula para clculo
Na literatura tcnica, existem algumas frmulas empricas para o clculo da perda de
presso em uma linha de ar comprimido. A seguinte frmula ser aqui empregada (usa
unidades americanas. Veja as converses adotadas):
p
=
C L Q2#A.1#
r d5
p : perda de presso. Unidade: psi (dividir por 14,504 para resultado em bar).
C : coeficiente que depende do material do tubo. Para ao comum,
C = 0,1025 / d0,31 #A.2#. Unidade de d: polegada (= valor em metros / 0,0254).
L : comprimento total da tubulao, isto , o seu comprimento fsico mais os
comprimentos equivalentes dos acessrios que existirem. Unidade de L: p (= valor em
metros / 0,3046).
Q : vazo volumtrica de ar livre que flui pela tubulao. Unidade de Q: p cbico porsegundo (= valor em metros cbicos por hora * 0,0098).
r : relao de compresso, isto , a razo entre presso absoluta do ar na linha e a
presso absoluta da atmosfera. Unidade de r: adimensional (naturalmente, ambas as
presses devem estar na mesma unidade).
d : dimetro interno da tubulao. Unidade de d: polegada (= valor em metros /
0,0254).
A partir da vazo de ar livre Q, pode-se calcular a vazo de ar na linha:
Qlinha = Tlinha patm Q #B.1#
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(patm + plinha) Tatm 3600
Qlinha: vazo de ar na tubulao em m/s.
Tlinha
: temperatua absoluta (em K) do ar na tubulao.patm
: presso da atmosfera em bar.
Q
: vazo de ar livre em m/h.
plinha: presso relativa (em bar) do ar na tubulao.
Tatm: temperatura absoluta (em K) da atmosfera.
E a velocidade do ar na tubulao calculada por:
c 4 Qlinha
#C.1#3,1416 d2
c
: velocidade em m/s.
Qlinha: conforme anterior.
d
: dimetro interno da tubulao em m.
A perda de presso e a velocidade do escoamento so parmetros usuais paradimensionamento. Ver exemplo no ltimo tpico desta pgina.
Formulrio para clculo
O formulrio abaixo usa as frmulas do tpico anterior com as unidades convertidas
para o Sistema Internacional, exceto o dimetro da tubulao.
Algumas observaes sobre o uso:
O comprimento deve ser o comprimento fsico da linha mais os equivalentes dos
acessrios que existirem, conforme j mencionado.
A vazo considerada na sada da linha e em ar livre. Isso significa em condies de
presso e temperatura da atmosfera e no na presso e temperatura do ar na linha. Se os
dados esto em outras condies, usar a aproximao com o gs ideal para converter:
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p1 v1=
p2 v2#A.1# (onde p presso absoluta, v vazo e T temperatura absoluta).
T1 T2
A presso do ar considerada na entrada da linha e em valor relativo.
Os valores de presso e temperatura da atmosfera j esto indicados e so em geral
assim considerados. No h necessidade de mudar, a menos que suas condies sejam
muito diferentes.
O material considerado para a tubulao ao e as bitolas podem ser selecionadas na
lista.
O valor de temperatura do ar na tubulao pode ser mudado, mas lembrar que esta
uma frmula emprica, que d resultados aproximados e a aproximao dever ser
menor com valores muito diferentes do indicado.
Este e outros formulrios, bem como informaes deste site, so disponibilizados
como esto, sem quaisquer garantias e responsabilidades do autor. Envie um email
conforme link na pgina inicial se observar algum problema.
Exemplo de clculo
Como exemplo, ser usada a Figura 01 do primeiro tpico. Supe-se que A est ligado a
um ramal ou reservatrio de ar e D alimenta equipamento(s) consumidor(es).
So dados os comprimentos: AB = 120 m, BC = 5 m, CD = 15 m. As curvas so de raio
mdio e o registro tipo diafragma. O tipo rosqueado.
Figura 01
O consumo dos equipamentos previsto 1500 m3/h de ar livre e a presso em A de 6
bar. Estima-se uma tubulao de 4" e deseja-se saber a perda de presso correspondente.
Comprimento total = 120 + 5 + 15 + 1,4 + 1,4 + 6 = 148,8 m (as 3 ltimas parcelas
correspondem aos comprimentos equivalentes das curvas e registro conforme tabela
desta pgina).
Inseridos os valores no formulrio, so obtidos os resultados: perda de presso 0,068 bar
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e velocidade do fluxo 7,55 m/s.
Comentrios sobre os resultados
Em geral, o comportamento de uma linha de ar deve obedecer a dois critrios
simultneos: a mxima perda de presso e a mxima velocidade.
Para ramais principais, a mxima perda recomendada deve estar na faixa de 0,02
bar/100 m e para ramais secundrios, 0,08 bar/100 m. A mxima velocidade
recomendada deve ser 8 m/s para ramais principais e 10 m/s para secundrios.
A perda de presso calculada 0,068 / 1,4 = 0,048 e est acima da faixa para ramal
principal. A velocidade calculada (7,55 m/s) est dentro da faixa para ambos. E o
clculo pode ser repetido com outros dimetros at se chegar a um resultado satisfatrio,
que depende muito de cada caso particular.