Fluidos e tubulaçãoAssinatura
Perda de carga em tubulação: Darcy-Weisbach, acessórios e desnível
Calcule a queda de pressão de um líquido, ou de um gás com pequena queda, em tubo circular cheio: atrito no tubo reto pelo fator de Colebrook-White, perdas localizadas de curvas e válvulas por coeficiente K e o desnível entre entrada e saída.
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Onde ela ajuda no trabalho
- Estimar a altura manométrica que a bomba precisa entregar antes de pedir cotação.
- Entender por que a vazão caiu depois de uma ampliação de linha ou da troca de uma válvula.
- Comparar dois diâmetros de tubo para a mesma vazão.
- Conferir a pressão disponível no fim de uma rede de água de resfriamento.
O que você informa
O que você obtém
Exemplo resolvido: recalque de água para um tanque elevado
Uma bomba recalca 36 m³/h de água a 20 °C por 120 m de tubo de aço carbono novo de 3" schedule 40 (diâmetro interno 77,92 mm) até um tanque 6 m acima. No caminho há 6 curvas de 90°, 2 válvulas gaveta e 1 válvula de retenção (ΣK = 6,9). Quanta pressão a bomba precisa vencer só na linha?
| Vazão | 36 m³/h |
|---|---|
| Tubo | 3" sch 40 · 77,92 mm |
| Comprimento reto | 120 m |
| Rugosidade | 0,045 mm |
| Fluido | Água a 20 °C |
| Desnível | +6 m |
| Soma dos K | 6,9 |
| Queda de pressão total | 140 kPa |
|---|---|
| Atrito no tubo reto | 66,13 kPa |
| Acessórios | 15,14 kPa |
| Desnível | 58,73 kPa |
Como interpretar
A linha consome 140 kPa: 66,13 kPa de atrito no tubo reto, 15,14 kPa nos acessórios e 58,73 kPa para subir 6 m. A velocidade de 2,097 m/s está dentro da faixa usual de recalque, e o escoamento é turbulento (Re ≈ 163000). Como o atrito varia com cerca de 1/D⁵, o mesmo trecho em 4" teria só 16,95 kPa de atrito: a tabela de diâmetros da ferramenta, com o atrito a cada 100 m, ajuda a pesar o custo do tubo contra a energia da bomba.
Limites e cuidados
- Fluido incompressível e tubo cheio. Para gases, vale enquanto a queda ficar abaixo de cerca de 10 % da pressão absoluta de entrada.
- Rugosidades e coeficientes K são valores típicos de literatura para tubo novo e válvulas abertas; tubos incrustados perdem mais.
- Entre Re 2000 e 4000 o regime é incerto; a ferramenta usa o fator turbulento e avisa.
- Não seleciona a bomba nem avalia NPSH, golpe de aríete ou escoamento bifásico.
Base técnica
Darcy-Weisbach com fator de atrito de Colebrook-White, perdas localizadas por coeficiente K e tubos ASME B36.10M.
- Crane TP-410 — Flow of Fluids Through Valves, Fittings and Pipe
- Colebrook, C. F. (1939) — Turbulent flow in pipes
- ASME B36.10M — tubos de aço soldados e sem costura
- IAPWS — propriedades da água
Na versão completa, você pode
- Calcular a sua linha com tubo de aço por tamanho nominal ou com diâmetro interno próprio.
- Contar curvas, tês e válvulas e somar K de filtros, trocadores e válvulas de controle.
- Ver a composição da perda e a tabela de outros diâmetros para a mesma vazão.
- Gerar o relatório em PDF sem marca e salvar o trabalho no aparelho, com backup em arquivo.
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Entrar na minha contaPerguntas frequentes
Qual a diferença entre perda de carga e queda de pressão?
A perda de carga é a energia dissipada por atrito e acessórios, aqui também em metros de coluna do fluido. A queda de pressão total soma a ela o desnível, que não é perda: é energia guardada na altura.
Por que um tubo maior reduz tanto a perda?
Para a mesma vazão a velocidade cai com o quadrado do diâmetro, e a perda por atrito com cerca da quinta potência. Um tamanho acima costuma cortar a perda pela metade ou mais.
Posso usar com ar comprimido?
Sim, se a queda for pequena perto da pressão absoluta (até cerca de 10 %) e você informar a densidade na pressão da linha. Para linhas longas, divida em trechos.