Ferramenta de engenharia gratuita
Calculadora de Expansão Térmica e Flexibilidade de Tubulações
Calcular a dilatação térmica, as dimensões necessárias do laço de dilatação e a tensão térmica para sistemas de tubagens utilizando a aproximação de cantilever guiado — um método simplificado de triagem; a análise completa de flexibilidade conforme EN 13480 / ASME B31.3 requer software de análise de tensões em tubagens.
Resultados
Expansão Térmica
A expansão térmica total de um trecho de tubulação é:
- α — coeficiente de expansão térmica (µm/m/°C)
- L — comprimento do tubo (m)
- ΔT — variação de temperatura (°C)
Dimensionamento do laço de expansão
O comprimento da perna do laço de expansão necessário para absorver a expansão sem exceder a tensão admissível:
- E — módulo elástico (MPa)
- D — diâmetro externo do tubo (mm)
- Δ — expansão térmica a ser absorvida (mm)
- Sa — faixa de tensão admissível (MPa)
Esta é a aproximação de cantilever guiado (tensão de flexão σ = 3·E·D·Δ/L² igualada a Sa), assumindo que uma perna do laço absorve a dilatação total. É conservadora para triagem; não é uma análise completa de flexibilidade conforme norma.
Método da Viga em Balanço Guiada
A tensão térmica se o tubo estiver rigidamente fixo em ambas as extremidades (totalmente restrito):
Tabela de Referência CTE
| Material | α (µm/m/°C) | E (GPa) |
|---|---|---|
| Aço carbono | 12.0 | 200 |
| Aço inoxidável 304 | 17.3 | 193 |
| Aço inoxidável 316 | 16.0 | 193 |
| Cobre | 16.5 | 117 |
| Inconel 625 | 12.8 | 207 |
| Titânio Gr.2 | 8.6 | 105 |
Dado: 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 da flexibilidade da tubulação requer a consideração de conexões de ramificação, múltiplas mudanças de direção, locais de suporte e deve ser realizada com software de análise de tensões em tubulações para sistemas críticos.
Instrumentos profissionais para análise e equilibragem de vibrações em campo. Utilizados em mais de 50 países.
