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Δp = (f·L/d + ΣK)·v²/(2V) · Swamee–Jain

Dimensionamento de tubo de vapor por perda de pressão

Informe a pressão, a vazão de vapor, o comprimento do tubo e a perda de pressão máxima: a calculadora escolhe o menor diâmetro (ASME B36.10 ou DIN 2448) que atende e mostra velocidade e perda.

Como preencherimagem de referência e instruções
LṁDN · dvP₁P₂Δpglobo · K = 10,5gaveta · K = 0,2retenção · K = 2,4cotovelo · K = 1,0LeqΔp = (f · L/d + ΣK) · v² / (2 · V)Dimensionamento de tubo de vapor por perda de pressãoEsquema, fora de escala
  1. 1
    Tubo

    Norma e espessura da parede. ASME B36.10 Sch 40 é o mais comum em vapor; Sch 80 e 160 têm parede maior, e portanto diâmetro interno menor.

  2. 2
    Tipo de pressão

    Manométrica (a do manômetro) ou absoluta. A manométrica soma 101,325 kPa.

  3. 3
    Pressão (P)

    Pressão do vapor no início do trecho, em MPa, bar, kPa, psi, kgf/cm², mmHg ou atm.

  4. 4
    Temperatura (opcional)

    Vazia: vapor saturado seco. Preenchida: vapor superaquecido a essa temperatura (acima da de saturação).

  5. 5
    Vazão (ṁ)

    Massa de vapor por unidade de tempo, em kg/h, kg/s, t/h ou lb/h.

  6. 6
    Perda máxima (Δp)

    Queda de pressão que o trecho pode ter. O tubo escolhido é o menor que não passa desse valor.

  7. 7
    Comprimento (L)

    Comprimento do tubo reto, em metros ou pés. Os acessórios entram nos campos seguintes.

  8. 8
    Globo

    Quantidade de válvulas globo (fluxo obstruído). K = 10,5.

  9. 9
    Gaveta

    Quantidade de válvulas gaveta (fluxo livre). K = 0,2.

  10. 10
    Retenção

    Quantidade de válvulas de retenção. K = 2,4.

  11. 11
    Cotovelos

    Quantidade de cotovelos. K = 1,0 cada.

  12. 12
    Rugosidade (ε)

    Aspereza da parede interna; 0,05 mm para aço-carbono novo. Tubo velho é mais rugoso.

  13. 13
    Tubo escolhido

    Resultado: menor diâmetro nominal do grau que atende à perda máxima.

Vapor saturado a 1 MPa manométrica (1,1 MPa abs.), 1 000 kg/h em 100 m de tubo DIN 2448 com 2 válvulas globo, 1 gaveta, 1 retenção e 4 cotovelos (ΣK = 27,6) e perda máxima de 50 kPa: DN65, 12,7 m/s e perda de cerca de 25 kPa.

EsquemaOs valores informados e o resultado aparecem no desenho
Passo a passo

Como usar

Escolha o tubo (norma e espessura), informe a pressão do vapor, a vazão, o comprimento de tubo reto e a perda de pressão máxima aceita. A calculadora testa os diâmetros do menor para o maior e mostra o primeiro que atende, com diâmetro interno, velocidade, perda de pressão e comprimento equivalente. Para vapor superaquecido, preencha a temperatura; vazia, o vapor é saturado. Em “Acessórios”, informe quantas válvulas e cotovelos há na linha.

Sobre o cálculo

A perda de pressão em tubo reto vem da equação de Darcy, Δp = f · (L/d) · v² / (2V), em que V é o volume específico do vapor (da tabela IAPWS-IF97) e v a velocidade. O fator de atrito f depende do número de Reynolds e da rugosidade relativa (Swamee–Jain, que aproxima Colebrook). Válvulas e cotovelos entram pelo coeficiente de resistência K (globo 10,5, gaveta 0,2, retenção 2,4, cotovelo 1,0), somado ao termo do tubo: Δp = (f·L/d + ΣK) · v² / (2V). O comprimento equivalente dos acessórios é Leq = ΣK · d / f. Os tubos são os de uso corrente no Brasil: ASME B36.10 nos schedules 40, 80 e 160 (ASTM A106 e A53, NBR 5590) e DIN 2448.

O vapor é tratado como incompressível, com o volume específico da pressão de entrada; vale para perdas de até cerca de 10 % da pressão absoluta (acima disso a calculadora avisa). Os K dos acessórios são valores típicos de turbulência plena e não dependem do tamanho nem do fabricante; para válvulas específicas use o Kv ou o Cv do fabricante. Só tubo reto, válvulas e cotovelos: sem tês, reduções, filtros ou separadores. Tubos de 1/2″ a 24″ (DN15 a DN600) nos graus ASME e DN15 a DN600 na DIN 2448.

Cálculo de referência com fórmulas simplificadas; não substitui o projeto, as normas aplicáveis nem a verificação de profissional habilitado. Confirme sempre com o projeto, com a norma vigente e com o fabricante antes de especificar, comprar ou executar.

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