Diâmetro médio
mm
Dm = Do − t, usado pelo modelo de membrana fina.
Mecânica dos fluidos · Tubulações e pressão
Tensões em uma tubulação de parede fina sob pressão
Estime as tensões de membrana devidas à pressão interna e compare rapidamente sua ordem de grandeza com uma tensão admissível.
Criado em v1.0
Por Thibaut Grzelak, Engenheiro de cálculo mecânico
03
MétricoResultados
Tensão circunferencial
MPa
Também chamada tensão de aro; geralmente é a maior tensão de membrana.
Tensão longitudinal
MPa
Tensão axial de membrana para uma tubulação fechada nas extremidades.
Tensão equivalente de von Mises
MPa
Estado plano de tensões σθ–σz sem cisalhamento.
Utilização
%
Relação σVM/S.
Relação Dm/t
—
Indicador geométrico de parede fina; um valor maior sustenta melhor a hipótese.
Mostrar os detalhes do cálculoFórmulas, conversão para o SI, substituição numérica e resultadosAbrir ↓
Nota de cálculo
Detalhes completos do cálculo
Domínio adotado: ri/t > 10, com ri = Do/2 − t (raio interno). Este limite é uma escolha conservadora do modelo de membrana, não uma verificação normativa. Para uma espessura calculada, são verificadas tanto a espessura teórica quanto a espessura com sobreespessura. Tubulação reta, circular e fechada nas extremidades. Pressão interna relativa positiva e uniforme. Parede suficientemente fina para desprezar a variação da tensão ao longo da espessura. Corrosão local, ovalização, soldas, ramificações, flexão, fadiga, impactos, temperatura e pressão externa não estão incluídos. O resultado é uma verificação didática da ordem de grandeza, não um cálculo conforme a um código de tubulação.
01Fórmulas e símbolos
Fórmulas utilizadas
Dm
Dm = Do − tDiâmetro médio da paredeσθ
σθ = p·Dm/(2t)Tensão circunferencial de membranaσz
σz = p·Dm/(4t)Tensão longitudinal de uma tubulação fechadaσVM
σVM = √(σθ² − σθσz + σz²)Tensão equivalente em estado plano02Hipóteses e limites
Domínio de validade
- Tubulação reta, circular e fechada nas extremidades.
- Pressão interna relativa positiva e uniforme.
- Parede suficientemente fina para desprezar a variação da tensão ao longo da espessura.
- Corrosão local, ovalização, soldas, ramificações, flexão, fadiga, impactos, temperatura e pressão externa não estão incluídos.
- O resultado é uma verificação didática da ordem de grandeza, não um cálculo conforme a um código de tubulação.
03Exemplo de validação
Caso numérico de referência
- p = 10 bar, Do = 114,3 mm, t = 4 mm e S = 120 MPa.
- Dm = 110,3 mm.
- σθ = 13,7875 MPa e σz = 6,89375 MPa.
- σVM = 11,940 MPa e utilização = 9,9503%.