Espessura da Parede do Tubo

Espessura da Parede do Tubo

A fórmula de Barlow é utilizada para calcular a pressão do tubo considerando seu diâmetro, espessura da parede e tensão do arco (no material do tubo). Portanto, ela pode ser usada para calcular qualquer um desses parâmetros em função dos outros três.
Além de algumas outras simplificações, uma importante suposição teórica feita para o uso da fórmula de Barlow é que a parede do tubo se comporta como uma membrana (ou tubo de parede fina), o que significa que a tensão do arco na parede do tubo é distribuída de maneira uniforme em todas as suas espessuras. Não existem momentos de qualquer tipo dentro da parede do tubo.Um parâmetro para garantir que o comportamento da membrana aconteça na parede do tubo é a proporção diâmetro sobre espessura (D/t) ser maior ou igual a 20 ^{1 2}, embora alguns autores considerem 16 ³.
Entretanto, a decisão de usar ou não a fórmula geralmente não se baseia na geometria de sua seção (proporção D/t), mas no serviço da tubulação, considerando o tipo de fluido, indústria e condições físicas, por exemplo, como a ASME (American Association of Mechanical Engineers) faz.

• P: Pressão do tubo
• S: Tensão do arco
• t: Espessura da parede do tubo
• D: Diâmetro externo

Cálculos utilizando a fórmula de Barlow

Espessura da parede do tubo, (pol.)

Tensão do Arco, (psi)

Diâmetro externo, (pol.)

Pressão Interna do Tubo, (psi)

Precisão de cálculo

Dígitos após o ponto decimal: 3

calcularD P S t

Calcular

t calculado, (pol.)

 

S calculado, (psi)

 

D calculado, (pol.)

 

P calculado, (pol.)

 

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Seguindo esse critério de serviço, o código ASME B31.4 (Sistemas de Transporte por Tubos para Líquidos e Fluidos) aplica a fórmula desta maneira:

• A: Tolerância para rosqueamento, ranhura, corrosão

Espessura da Parede pela fórmula de Barlow aplicada pela ASME B31.4

Pressão, (psi)

Diâmetro, (pol.)

Tensão do Arco, (psi)

Soma das Tolerâncias, (pol.)

Precisão de cálculo

Dígitos após o ponto decimal: 3

Calcular

Espessura da parede do tubo, (pol.)

 

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O código ASME B31.8 (Sistemas de Tubulação para Transmissão e Distribuição de Gás) a aplica desta maneira:

e para calcular a espessura mínima da parede, incluindo uma tolerância:

deve ser expressa da seguinte forma:

• F: Fator de Design
• E: Fator de Junta Longitudinal
• T: Fator de Redução de Temperatura
• A: Tolerância para rosqueamento, ranhura, corrosão

Pressão do Tubo pela fórmula de Barlow aplicada pela ASME B31.8

Tensão do Arco, (psi)

Espessura da parede do tubo, (pol.)

Diâmetro Externo, (pol.)

Fator de Design, (adimensional)0.80 para Localização, Classe 1, Divisão 1 0.72 para Localização, Classe 1, Divisão 2 0.60 para Classe de Localização 2 0.50 para Classe de Localização 3 0.40 para Classe de Localização 4

Fator de Junta Longitudinal (adimensional)1.00 para tubo sem Costura ASTM A53 1.00 para tubo Soldado por Resistência Elétrica ASTM A53 0.60 para Forno com Solda de Topo ASTM A53: Tubo de Soldagem Contínua 1.00 para tubo sem Costura ASTM A106 0.80 para tubo Soldado a Arco de Fusão Elétrica ASTM A134 1.00 para tubo Soldado por Resistência Elétrica ASTM A135 0.60 para tubo Soldado de Topo de Forno API 5L 0.80 para tubo Soldado por Fusão Elétrica ASTM A139 0.80 para tubo de aço Soldado em Espiral ASTM A211 1.00 para tubo sem Costura ASTM A333 1.0 para tubo Soldado por Resistência Elétrica ASTM A333 1.00 para tubo Soldado a Arco Duplo Submerso ASTM A381 0.80 para tubo Soldado por Fusão Elétrica de Classes 13,23,33,43,53 ASTM A671 1.00 para tubo Soldado por Fusão Elétrica de Classes 12,22,32,42,52 ASTM A671 0.80 para tubo Soldado por Fusão Elétrica de Classes 13,23,33,43,53 ASTM A672 1.0 para tubo Soldado por Fusão Elétrica de Classes 12,22,32,42,52 ASTM A672 1.00 para tubo sem Costura API 5L 1.00 para tubo Soldado por Resistência Elétrica API 5L 1.00 para tubo Soldado por Flash Elétrico API 5L 1.00 para tubo Soldado a Arco Submerso API 5L

Fator de Temperatura, (adimensional)1.000 (para 250 ºF ou menos) 0.967 (para 300 ºF) 0.933 (para 350 ºF) 0.900 (para 400 ºF) 0.867 (para 450ºF)

calcularP t

Tolerância A (pol.)

Pressão Interna P, (psi)

Calcular

Precisão de cálculo

Dígitos após o ponto decimal: 3

P calculada (psi)

 

t calculado (pol.)

 

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O código ASME B31.9 (Tubulação de Serviços de Construção) a aplica desta maneira:

• E: Fator de Junta Longitudinal
• A: Tolerância para rosqueamento, ranhura, corrosão

Espessura da parede do tubo pela fórmula de Barlow conforme Aplicada pela ASME B31.9

Pressão Interna do Tubo, (psi)

Diâmetro externo, (pol.)

Tensão do Arco, (psi)

Fator de Junta Longitudinal, (adimensional)0.6 (para Tubo de solda de topo ou solda contínua) 0.75 (para Tubo de junta espiral ASTM A211) 0.8 (para Tubo de solda de topo único) 0.85 (para Tubo de solda por resistência elétrica) 0.9 (para Tubo de solda de topo duplo) 1.00 (para tubo soldado de topo com 100% de exame de radiografia)

Soma de todas as Tolerâncias, (pol.)

Precisão de cálculo

Dígitos após o ponto decimal: 3

Calcular

Espessura da parede do tubo, (pol.)

 

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Por outro lado, ao contrário do pressuposto da parede fina ou teoria da membrana, há as fórmulas da placa curva ou do tubo de parede grossa derivadas da teoria de Lame, cujo uso é mais complicado, às vezes com iterações, e requer uma abordagem cuidadosa como, por exemplo, no código ASME B 31.1 (Tubulação de Potência), o código ASME B 31.3 (Tubulação de Processo), e ASME B 31.5 (Componentes de Tubulação de Refrigeração e Transferência de Calor).