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Calculadora de Dilatação Térmica e Flexibilidade de Tubos
Calcule a dilatação térmica, as dimensões necessárias do laço de expansão e a tensão térmica para sistemas de tubulação usando a aproximação de viga em balanço guiada — um método simplificado de triagem; a análise completa de flexibilidade conforme EN 13480 / ASME B31.3 requer software de análise de tensão em tubulações.
Resultados
Dilatação Térmica
A dilatação térmica total de um trecho de tubo é:
- α — coeficiente de dilatação térmica (µm/m/°C)
- L — comprimento do tubo (m)
- ΔT — variação de temperatura (°C)
Dimensionamento do Loop de Expansão
O comprimento necessário do braço do loop de expansão para absorver a dilatação sem exceder a tensão admissível:
- E — módulo de elasticidade (MPa)
- D — diâmetro externo do tubo (mm)
- Δ — dilatação térmica a ser absorvida (mm)
- Sa — faixa de tensão admissível (MPa)
Esta é a aproximação de viga em balanço guiada (tensão de flexão σ = 3·E·D·Δ/L² igualada a Sa), assumindo que um braço do laço absorve toda a dilatação. É conservadora para triagem; não é uma análise completa de flexibilidade conforme norma.
Método da Viga em Cantilever Guiada
A tensão térmica se o tubo for rigidamente fixado em ambas as extremidades (totalmente restrito):
Tabela de Referência de CTE
| Material | α (µm/m/°C) | E (GPa) |
|---|---|---|
| Aço Carbono | 12.0 | 200 |
| Aço Inox 304 | 17.3 | 193 |
| Aço Inox 316 | 16.0 | 193 |
| Cobre | 16.5 | 117 |
| Inconel 625 | 12.8 | 207 |
| Titânio Gr.2 | 8.6 | 105 |
Dados: L = 30 m, CS (α = 12,0, E = 200 GPa = 200.000 MPa), ΔT = 180°C, OD = 168,3 mm, Sa = 138 MPa
Δ = 12,0 × 30 × 180 / 1000 = 64,8 mm
Llaço = √(3 × 200.000 × 168,3 × 64,8 / 138) = √(4,74 × 10⁷) ≈ 6.886 mm ≈ 6,9 m
⚠️ Nota: Este é um cálculo simplificado de viga em balanço guiada. A análise real de flexibilidade de tubulações requer a consideração de conexões de ramais, múltiplas mudanças de direção, locais de apoio e deve ser realizada com software de análise de tensão em tubulações para sistemas críticos.
Instrumentos profissionais para análise de vibração e balanceamento em campo. Utilizados em mais de 50 países.
