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7.2 Dimensionamento da Tubulação1
Em função do fluido a ser transportado e da sua temperatura de escoamento, procura-se
estabelecer o material da tubulação.
Apresentamos a seguir uma tabela que pode nos auxiliar nesta escolha porém deixamos
claro que:
1 → dependendo da aplicação, considera-se outros fatores;
2 → os tubos de PVC hoje ganham espaço nas aplicações industriais;
3 → o objetivo de nosso trabalho é ser uma referência bibliográfica básica, o que equivale
dizer que outras fontes devem ser consultadas2
;
4 → a tabela 7.1 fornece a faixa de velocidade recomendada, que é denominada de
velocidade econômica.
FLUIDO (líquido) Velocidade econômica (m/s) Material da Tubulação
Água:
- serviços gerais
- rede industrial
0,9 a 2,5
0,9 a 2,2
aço
aço
Bombas:
- linha de sucção
- linha de recalque
0,9 a 2,2
2,1 a 3,0
aço
aço
Ácido clorídrico 1,5 rev. de borracha
Ácido sulfúrico 88 a 98% 1,2 Fº Fº
Amoníaco 1,8 aço
Benzeno 1,8 aço
Cloro 1,5 aço
FLUIDO (líquido) Velocidade econômica (m/s) Material da Tubulação
Clorofórmio 1,8 cobre e aço
Hidróxido de sódio
- solução até 30%
- solução de 30 a 50%
- solução de 50 a 73%
1,8
1,5
1,2
aço
aço
aço
Óleo lubrificante 1,8 aço
Óleo combustível 1,8 aço
Salmoura (CaCl2) 1,2 aço
Tetracloreto de Carbono 1,8 aço
Tricloro etileno 1,8 aço
Tabela 7.1
1
IGNÁCIO, Raimundo F. , Curso Básico de Mecânica dos Fluidos, publicado em
http://www.escoladavida.eng.br
2
Por exemplo: Telles, Pedro Carlos da Silva – Tubulação industriais: materiais, projeto e desenho – Livros
Técnicos e Científicos S.a Editora S.A
416
Por outro lado, sabemos que para o escoamento de gás perfeito até cerca de 75 m/s o
escoamento é considerado como incompressível, daí a tabela 7.2.
FLUIDO - gás ou vapor Velocidade econômica (m/s) Material da Tubulação
Ar (0 a 30 psi) 20 aço
Amônia 30 aço
Ácido Clorídrico 20 rev. de borracha
Cloro 10 a 25 aço
Clorofórmico 10 cobre e aço
Dióxido de enxofre 20 aço
Etileno 30 aço
Hidrogênio 20 aço
Gás natural 30 aço
Vapor d’água
- 0 a 30 psi-sat
- 30 a 150 psi-sat ou
superaquecido
- acima de 150 psi
- linhas curtas
20 a 30
30 a 50
50 a 75
75
aço
aço
aço
aço
Tabela 7.2
Após o preestabelecimento do material e da velocidade econômica, calcula-se o diâmetro
da tubulação como mostramos a seguir.
Q V Vx x= =A
Dπ 2
4
∴ =D
Q
V
4 x
xπ
equação 7.1
Através do diâmetro calculado pela equação 7.1, consultando uma tabela normalizada,
especificamos o diâmetro nominal.
Devemos salientar, que dependendo da fonte de consulta encontramos certas variações das
velocidades econômicas, para ilustrar o mencionado, apresentamos na tabela 7.3 as
velocidades recomendadas pela Alvenius Equipamentos Tubulares S/A e na tabela 7.4 e
gráfico 7.1 os valores recomendados para linhas de recalque curtas recomendados pela
Companhia Sulzer.
417
Fluido Velocidade (m/s)
Água - redes em cidades
- redes industriais
- alimentação de caldeiras
- sucção de bombas
1 a 3
2 a 4
4 a 8
0,75 a 1,8
Água salgada 1,5 a 2,5
Ar comprimido 15 a 20
Vapor - até 2 kgf/cm2
saturado
- de 2 a 10 kgf/cm2
- mais de 10 kgf/cm2
20 a 40
40 a 80
80 a 200
Hidrocarbonetos líquidos em instalações
industriais
- linhas de sucção
- linhas de recalque
1 a 2
1,5 a 2,5
Hidrocarbonetos gasosos em instalações
industriais 25 a 30
Acetileno 20 a 25
Amônia - líquida
- gás
2
25 a 35
Hidrogênio 20 a 35
Cloro - líquido
- gás
1,5 a 2,0
15 a 30
Soda cáustica - 0 a 30%
- 30 a 50%
- 50 a 75%
2
1,5
1,2
Cloreto de sódio 1,5 a 2,0
Cloreto de Cálcio 1,5
Tetra-Cloreto de carbono 2,0
Ácido sulfúrico 1,0 a 1,2
Tabela 7.3
VELOCIDADES MÁXIMAS EM L. DE RECALQUE CURTAS
D, mm 5,0 60 75 100 150 200 300 400
V, m/s 1,3 1,4 1,55 1,80 2,20 2,30 2,45 2,60
Q, l/s 2,5 4,0 6,8 14,1 38,9 72,3 173,1 326,5
Tabela 7.4
418
Gráfico 7.13
Uma outra forma de determinar o diâmetro e através da equação 7.2, que é válida para
instalações que não funcionam continuamente (instalações em edifícios) que é a fórmula de
Forscheimmer.
Der
n
Q= 13
24
4, . . equação 7.2
onde:
Der = diâmetro econômico para o recalque (m)
Q = vazão desejada (m3
/s)
n = número de horas/dia de funcionamento das bombas.
Com (Der) na tabela normalizada de tubos, especificamos o diâmetro de recalque
comercial.
3
Extraído do Manual – Fundamentos hidráulicos para instalaciones con bombas centrífugas – Sulzer Frères,
Société Anonyme, Winterthur, Suiza
419
Se houver tubulação de sucção o seu diâmetro deve ser um diâmetro comercial acima.
Nota: Já que existe mais de uma possibilidade para a escolha do diâmetro de recalque e
como hoje, podemos recorrer as máquinas programáveis é comum efetuar-se um
estudo econômico para a escolha do diâmetro mais adequado.
Vamos imaginar que em um dado projeto, temos a possibilidade de recorrermos aos
diâmetros D1, D2, D3 e D4 .
Para especificarmos o diâmetro adequado, podemos executar um estudo econômico
como mostra a tabela 7.5.
D1 D2 D3 D4
- Custo do tubo / m
- Custo total
- Velocidade média (m/s)
- Perda de carga (m)
- Altura Manométrica (m)
- Potência Consumida (KW)
- Custo Mensal de Energia
- Escolha do Diâmetro Adequado →
Tabela 7.5

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Dimensionamento de Tubulações para Transporte de Fluidos

  • 1. 415 7.2 Dimensionamento da Tubulação1 Em função do fluido a ser transportado e da sua temperatura de escoamento, procura-se estabelecer o material da tubulação. Apresentamos a seguir uma tabela que pode nos auxiliar nesta escolha porém deixamos claro que: 1 → dependendo da aplicação, considera-se outros fatores; 2 → os tubos de PVC hoje ganham espaço nas aplicações industriais; 3 → o objetivo de nosso trabalho é ser uma referência bibliográfica básica, o que equivale dizer que outras fontes devem ser consultadas2 ; 4 → a tabela 7.1 fornece a faixa de velocidade recomendada, que é denominada de velocidade econômica. FLUIDO (líquido) Velocidade econômica (m/s) Material da Tubulação Água: - serviços gerais - rede industrial 0,9 a 2,5 0,9 a 2,2 aço aço Bombas: - linha de sucção - linha de recalque 0,9 a 2,2 2,1 a 3,0 aço aço Ácido clorídrico 1,5 rev. de borracha Ácido sulfúrico 88 a 98% 1,2 Fº Fº Amoníaco 1,8 aço Benzeno 1,8 aço Cloro 1,5 aço FLUIDO (líquido) Velocidade econômica (m/s) Material da Tubulação Clorofórmio 1,8 cobre e aço Hidróxido de sódio - solução até 30% - solução de 30 a 50% - solução de 50 a 73% 1,8 1,5 1,2 aço aço aço Óleo lubrificante 1,8 aço Óleo combustível 1,8 aço Salmoura (CaCl2) 1,2 aço Tetracloreto de Carbono 1,8 aço Tricloro etileno 1,8 aço Tabela 7.1 1 IGNÁCIO, Raimundo F. , Curso Básico de Mecânica dos Fluidos, publicado em http://www.escoladavida.eng.br 2 Por exemplo: Telles, Pedro Carlos da Silva – Tubulação industriais: materiais, projeto e desenho – Livros Técnicos e Científicos S.a Editora S.A
  • 2. 416 Por outro lado, sabemos que para o escoamento de gás perfeito até cerca de 75 m/s o escoamento é considerado como incompressível, daí a tabela 7.2. FLUIDO - gás ou vapor Velocidade econômica (m/s) Material da Tubulação Ar (0 a 30 psi) 20 aço Amônia 30 aço Ácido Clorídrico 20 rev. de borracha Cloro 10 a 25 aço Clorofórmico 10 cobre e aço Dióxido de enxofre 20 aço Etileno 30 aço Hidrogênio 20 aço Gás natural 30 aço Vapor d’água - 0 a 30 psi-sat - 30 a 150 psi-sat ou superaquecido - acima de 150 psi - linhas curtas 20 a 30 30 a 50 50 a 75 75 aço aço aço aço Tabela 7.2 Após o preestabelecimento do material e da velocidade econômica, calcula-se o diâmetro da tubulação como mostramos a seguir. Q V Vx x= =A Dπ 2 4 ∴ =D Q V 4 x xπ equação 7.1 Através do diâmetro calculado pela equação 7.1, consultando uma tabela normalizada, especificamos o diâmetro nominal. Devemos salientar, que dependendo da fonte de consulta encontramos certas variações das velocidades econômicas, para ilustrar o mencionado, apresentamos na tabela 7.3 as velocidades recomendadas pela Alvenius Equipamentos Tubulares S/A e na tabela 7.4 e gráfico 7.1 os valores recomendados para linhas de recalque curtas recomendados pela Companhia Sulzer.
  • 3. 417 Fluido Velocidade (m/s) Água - redes em cidades - redes industriais - alimentação de caldeiras - sucção de bombas 1 a 3 2 a 4 4 a 8 0,75 a 1,8 Água salgada 1,5 a 2,5 Ar comprimido 15 a 20 Vapor - até 2 kgf/cm2 saturado - de 2 a 10 kgf/cm2 - mais de 10 kgf/cm2 20 a 40 40 a 80 80 a 200 Hidrocarbonetos líquidos em instalações industriais - linhas de sucção - linhas de recalque 1 a 2 1,5 a 2,5 Hidrocarbonetos gasosos em instalações industriais 25 a 30 Acetileno 20 a 25 Amônia - líquida - gás 2 25 a 35 Hidrogênio 20 a 35 Cloro - líquido - gás 1,5 a 2,0 15 a 30 Soda cáustica - 0 a 30% - 30 a 50% - 50 a 75% 2 1,5 1,2 Cloreto de sódio 1,5 a 2,0 Cloreto de Cálcio 1,5 Tetra-Cloreto de carbono 2,0 Ácido sulfúrico 1,0 a 1,2 Tabela 7.3 VELOCIDADES MÁXIMAS EM L. DE RECALQUE CURTAS D, mm 5,0 60 75 100 150 200 300 400 V, m/s 1,3 1,4 1,55 1,80 2,20 2,30 2,45 2,60 Q, l/s 2,5 4,0 6,8 14,1 38,9 72,3 173,1 326,5 Tabela 7.4
  • 4. 418 Gráfico 7.13 Uma outra forma de determinar o diâmetro e através da equação 7.2, que é válida para instalações que não funcionam continuamente (instalações em edifícios) que é a fórmula de Forscheimmer. Der n Q= 13 24 4, . . equação 7.2 onde: Der = diâmetro econômico para o recalque (m) Q = vazão desejada (m3 /s) n = número de horas/dia de funcionamento das bombas. Com (Der) na tabela normalizada de tubos, especificamos o diâmetro de recalque comercial. 3 Extraído do Manual – Fundamentos hidráulicos para instalaciones con bombas centrífugas – Sulzer Frères, Société Anonyme, Winterthur, Suiza
  • 5. 419 Se houver tubulação de sucção o seu diâmetro deve ser um diâmetro comercial acima. Nota: Já que existe mais de uma possibilidade para a escolha do diâmetro de recalque e como hoje, podemos recorrer as máquinas programáveis é comum efetuar-se um estudo econômico para a escolha do diâmetro mais adequado. Vamos imaginar que em um dado projeto, temos a possibilidade de recorrermos aos diâmetros D1, D2, D3 e D4 . Para especificarmos o diâmetro adequado, podemos executar um estudo econômico como mostra a tabela 7.5. D1 D2 D3 D4 - Custo do tubo / m - Custo total - Velocidade média (m/s) - Perda de carga (m) - Altura Manométrica (m) - Potência Consumida (KW) - Custo Mensal de Energia - Escolha do Diâmetro Adequado → Tabela 7.5