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Fluidos 04-10 : Algumas fórmulas e tabelas para tubulações de vaporÍndice do grupo | Página anterior | Próxima página | Critério da velocidade de escoamento | |
Critério da velocidade de escoamento
| Topo pág | Fim pág |Para vapor saturado, valores comuns de velocidade de escoamento são:
• de 15 a 30 m/s para linhas principais.
• de 10 a 15 m/s para linhas secundárias.
Algumas referências afirmam que o valor de 25 m/s é suficiente para a maioria das aplicações.
Na tabela seguinte, os números nas linhas do cabeçalho e do rodapé são os diâmetros nominais em milímetros de tubos padrão SCH-40 e os valores internos são as capacidades em kg/h de vapor saturado nas pressões e velocidades de escoamento dadas nas respectivas colunas.
| Pressão relativa bar |
Velocidade m/s |
15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 |
| 0,4 | 15 | 9 | 15 | 25 | 43 | 58 | 95 | 136 | 210 | 362 | 569 | 822 |
| " | 25 | 14 | 25 | 41 | 71 | 97 | 159 | 227 | 350 | 603 | 948 | 1369 |
| " | 40 | 23 | 40 | 66 | 113 | 154 | 254 | 363 | 561 | 965 | 1517 | 2191 |
| 0,7 | 15 | 10 | 18 | 29 | 51 | 69 | 114 | 163 | 251 | 433 | 681 | 983 |
| " | 25 | 17 | 30 | 49 | 85 | 115 | 190 | 271 | 419 | 722 | 1135 | 1638 |
| " | 40 | 28 | 48 | 78 | 136 | 185 | 304 | 434 | 671 | 1155 | 1815 | 2621 |
| 1 | 15 | 12 | 21 | 34 | 59 | 81 | 133 | 189 | 292 | 503 | 791 | 1142 |
| " | 25 | 20 | 35 | 57 | 99 | 134 | 221 | 315 | 487 | 839 | 1319 | 1904 |
| " | 40 | 32 | 56 | 91 | 158 | 215 | 354 | 505 | 779 | 1342 | 2110 | 3046 |
| 2 | 15 | 18 | 31 | 50 | 86 | 118 | 194 | 277 | 427 | 735 | 1156 | 1669 |
| " | 25 | 29 | 51 | 83 | 144 | 196 | 323 | 461 | 712 | 1226 | 1927 | 2782 |
| " | 40 | 47 | 82 | 133 | 230 | 314 | 517 | 737 | 1139 | 1961 | 3083 | 4451 |
| 3 | 15 | 23 | 40 | 65 | 113 | 154 | 254 | 362 | 559 | 962 | 1512 | 2183 |
| " | 25 | 38 | 67 | 109 | 188 | 256 | 423 | 603 | 931 | 1603 | 2520 | 3639 |
| " | 40 | 61 | 107 | 174 | 301 | 410 | 676 | 964 | 1490 | 2565 | 4032 | 5822 |
| 4 | 15 | 28 | 50 | 80 | 139 | 190 | 313 | 446 | 689 | 1186 | 1864 | 2691 |
| " | 25 | 47 | 83 | 134 | 232 | 316 | 521 | 743 | 1148 | 1976 | 3106 | 4485 |
| " | 40 | 75 | 132 | 215 | 371 | 506 | 833 | 1189 | 1836 | 3162 | 4970 | 7176 |
| 5 | 15 | 34 | 59 | 96 | 165 | 225 | 371 | 529 | 817 | 1408 | 2213 | 3195 |
| " | 25 | 56 | 98 | 159 | 276 | 375 | 619 | 882 | 1362 | 2347 | 3688 | 5325 |
| " | 40 | 90 | 157 | 255 | 441 | 601 | 990 | 1411 | 2180 | 3755 | 5901 | 8521 |
| 6 | 15 | 39 | 68 | 111 | 191 | 261 | 430 | 613 | 947 | 1631 | 2563 | 3700 |
| " | 25 | 65 | 114 | 184 | 319 | 435 | 716 | 1022 | 1578 | 2718 | 4271 | 6167 |
| " | 40 | 104 | 182 | 295 | 511 | 696 | 1146 | 1635 | 2525 | 4348 | 6834 | 9867 |
| 7 | 15 | 44 | 77 | 125 | 217 | 296 | 487 | 695 | 1073 | 1848 | 2904 | 4194 |
| " | 25 | 74 | 129 | 209 | 362 | 493 | 812 | 1158 | 1788 | 3080 | 4841 | 6989 |
| " | 40 | 118 | 206 | 334 | 579 | 788 | 1299 | 1853 | 2861 | 4928 | 7745 | 11183 |
| 8 | 15 | 49 | 85 | 140 | 242 | 330 | 544 | 775 | 1198 | 2063 | 3242 | 4681 |
| " | 25 | 82 | 144 | 233 | 404 | 550 | 906 | 1292 | 1996 | 3438 | 5403 | 7802 |
| " | 40 | 131 | 230 | 373 | 646 | 880 | 1450 | 2068 | 3194 | 5501 | 8645 | 12484 |
| 10 | 15 | 60 | 105 | 170 | 294 | 401 | 660 | 942 | 1455 | 2506 | 3938 | 5686 |
| " | 25 | 100 | 175 | 283 | 490 | 668 | 1101 | 1570 | 2425 | 4176 | 6563 | 9477 |
| " | 40 | 160 | 280 | 453 | 785 | 1069 | 1761 | 2512 | 3880 | 6682 | 10502 | 15164 |
| 14 | 15 | 80 | 141 | 228 | 394 | 537 | 886 | 1263 | 1951 | 3360 | 5281 | 7625 |
| " | 25 | 134 | 235 | 380 | 657 | 896 | 1476 | 2105 | 3251 | 5600 | 8801 | 12708 |
| " | 40 | 214 | 375 | 608 | 1052 | 1433 | 2362 | 3368 | 5202 | 8960 | 14082 | 20333 |
| Pressão relativa bar |
Velocidade m/s |
15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 |
Exemplo: uma linha de vapor saturado com 7 bar de pressão relativa e tubo de diâmetro nominal 50 mm (2") pode escoar uma vazão de 487 kg/h com velocidade de 15 m/s.
No lugar da tabela, podem ser usadas as fórmulas comuns de escoamentos. Sejam as grandezas abaixo relacionadas (notar que as unidades são as básicas do Sistema Internacional. Na prática é comum a vazão por hora e o diâmetro em milímetros. Efetuar as devidas conversões).
| Q | vazão volumétrica | m3/s |
 |
vazão de massa | kg/s |
| vg | volume específico | m3/kg |
| c | velocidade do escoamento | m/s |
| D | diâmetro da tubulação | m |
A vazão de massa é
= Q / vg ou Q = vg . Da equação da continuidade do escoamento, Q = S c. Onde S é a área da seção. Para tubos, S = π D2 / 4. Portanto, Q = vg = (S = π D2 / 4) c. Reagrupando a igualdade, o diâmetro da tubulação é dado em função dos demais parâmetros:
#A.1#Para vapor saturado, o volume específico vg depende apenas da pressão. Ele pode ser obtido em tabelas de vapor, como na página Termodinâmica 03-30 deste site.
Exemplo: calculando com os dados do exemplo anterior, para p = 7 bar, tem-se vg = 0,240 segundo a tabela de vapor (pressão absoluta 8 bar). A vazão de massa é 487 kg/h = 487 / 3600 kg/s. Portanto,
D = √ [4 0,240 487 / (π 15 3600) ] ≈ 0,052 m ou 52 mm.
No caso de vapor saturado, a presença de água provoca ruído e erosão das tubulações, fenômenos que aumentam com a velocidade. O valor de 40 m/s deve ser considerado um limite superior e níveis menores são sempre recomendados. O vapor superaquecido é isento de água e velocidades na faixa de 50 a 70 m/s podem ser admitidas.
Entretanto, esse cálculo simples segundo o critério da velocidade de escoamento não indica a perda de pressão na tubulação, que também aumenta com a velocidade e pode ser importante em vários casos. Como regra prática aproximada, pode-se dizer que o cálculo da perda de pressão é recomendável para velocidade acima de 15 m/s ou comprimento de tubulação maior que 50 metros.
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