Cálculo dos diâmetros da tubulação de transporte de gás

Cálculo dos diâmetros da tubulação de transporte de gás

Indicações sobre como calcular o diâmetro das tubulações utilizadas para transportar o gás do ponto de fornecimento aos usuários

No vasto panorama da engenharia de redes de transporte e distribuição de gás, o projeto de tubulações com diâmetros adequados é uma etapa crítica para garantir o fluxo eficiente e seguro de fluidos. A escolha cuidadosa dos diâmetros dos tubos não afeta apenas a capacidade de transporte de gás, mas também afeta a queda de pressão, a eficiência energética e a segurança geral do sistema.

O guia “Cálculo de diâmetros de gasodutos” foi criado pela Itieffe com o intuito de fornecer uma solução inovadora e confiável para engenheiros, projetistas e profissionais da indústria de gás. Esta ferramenta avançada permite abordar de forma sistemática e precisa a complexidade do projeto de diâmetros de tubos, permitindo obter soluções ideais e bem balanceadas para sistemas de transmissão e distribuição de gás.

Através de cálculos cuidadosos (ver programa: Dimensionamento de redes de tubulação de gás) e métodos avançados de engenharia, o programa oferece a possibilidade de analisar diferentes cenários de projeto, considerando variáveis ​​como vazão de gás, pressão, comprimento de seção e características dos materiais da tubulação.

Que utilidade

Esta ferramenta foi projetada para orientar os usuários na escolha dos diâmetros ideais, levando em consideração o desempenho desejado, quedas de pressão aceitáveis ​​e segurança operacional.

Enfrentar os desafios da engenharia de gasodutos requer competências especializadas e ferramentas adequadas. Este programa foi desenvolvido para apoiar especialistas do setor e aqueles que trabalham no projeto de redes de distribuição de gás.

Interface intuitiva

Sua interface fácil de usar e recursos analíticos avançados oferecem uma solução prática e sofisticada para enfrentar os desafios de dimensionamento de tubos.

Estamos entusiasmados em apresentar este programa e em fazer parceria com todos que se preocupam com o design eficiente, seguro e otimizado de sistemas de transporte de gás. O nosso objetivo é fornecer uma ferramenta fiável e versátil para apoiar a sua atividade profissional e contribuir para o progresso da indústria do gás.

Cálculo dos diâmetros da tubulação de transporte de gás

O dimensionamento pode ser feito de duas maneiras distintas:

1. Com cálculo analítico (fórmula de Renouard ou outros métodos).
2. Método simplificado com o uso de elevações (que adotaremos para o exemplo).

Fórmula de Renouard para redes de gás de baixa pressão

 Pa - Pb = 232 x 106 x S x L x Q^1,82 x D^4,82

com:
Pa - Pb = variação de pressão (em mm H2O) entre o início e o final da tubulação
L = comprimento do gasoduto (km)
Q = vazão (Sm³/h)
D = diâmetro interno do tubo (mm)
S = densidade do gás combustível (para o gás natural a densidade é 0.5545 sendo 1 a do ar)

Método simplificado com o uso de elevações

 O método de dimensionamento do sistema interno está indicado na norma UNI 7129/08.

As seções das tubulações que constituem o sistema devem garantir um fornecimento de gás suficiente para cobrir a demanda máxima, limitando a perda de pressão entre o medidor e qualquer aparelho de uso a valores não superiores a:

- 0,5 mbar para gases da 1ª família (gás manufaturado);

- 1,0 mbar para gases da 2ª família (gás natural);

- 2,0 mbar para gases da 3ª família (GLP).

Se um regulador de pressão for instalado a montante do medidor, quedas de pressão são permitidas o dobro daqueles acima.

O dimensionamento pode ocorrer da seguinte forma:

• com base na entrada de calor nominal, mostrada na placa de classificação dos aparelhos do usuário, o fluxo de volume máximo por hora necessário para cada seção do sistema é determinado;
• mede-se o desenvolvimento geométrico dos tubos e adiciona-se-lhe os comprimentos equivalentes das peças especiais presentes, obtendo-se os comprimentos virtuais.

Comprimentos equivalentes de peças especiais (m) (Veja o programa de cálculo)
Gás natural - Arial mistura CH4 - gás de craqueamento
Diâmetro interno mm	Curva de 90 °	encaixe da camiseta	encaixe cruzado	cotovelo	torneira
<22,3	0,2	0,8	1,5	1,0	0,3
por 22,3 para 53,9	0,5	2,0	4,0	1,5	0,8
por 53,9 para 81,7	0,8	4,0	8,0	3,0	1,5
> 81,7	1,5	6,5	13,0	4,5	2,0
Gás Liquefeito de Petróleo - Misturas à base de GLP
Diâmetro interno mm	Curva de 90 °	encaixe da camiseta	encaixe cruzado	cotovelo	torneira
<22,3	0,2	1,0	2,0	1,0	0,3
por 22,3 para 53,9	0,5	2,5	5,0	2,0	0,8
por 53,9 para 81,7	1,0	4,5	9,0	3,0	1,5
> 81,7	1,5	7,5	15,0	5,0	2,0

• em função da densidade relativa do gás e do tipo de tubo adotado, é escolhido o prospecto correspondente e o dimensionamento é realizado seção a seção, adotando-se para os comprimentos e vazões virtuais os valores de excedente mais próximos dados no prospecto e daí obtendo-se o diâmetro de adotar.

Cálculo dos diâmetros da tubulação de transporte de gás

Exemplo retirados UNI 7129/08 (ver):

 Suponha que usemos um gás natural com um maior valor calorífico Pcs = kW 10,64 (Hs 38311 kJ / mc) e um menor valor calorífico Pci = kW 9.6 (Hi = 34560 kJ / mc), com densidade d = 0,6.

Considere o dimensionamento de um sistema interno em tubo de aço para alimentar os seguintes aparelhos

Exemplo de sistema interno

Dimensões em m

Cálculo dos diâmetros da tubulação de transporte de gás

TRAZER

Fogão

• térmica nominal Qn = 5,5 kW
• volume Qv = (Qn/Pcs) 5,5/10,64 = 0,5 m³/h

caldeira

• térmica nominal Qn = 15,0 kW
• volume Qv = (Qn/Pci) 15,0/9,6 = 1,6 m³/h

Aquecedor de água

• térmica nominal Qn = 18,0 kW
• volume Qv = (Qn/Pci) 18,0/9,6 = 1,9 m³/h

Fogão

• térmica nominal Qn = 9,5 kW
• volume Qv = (Qn/Pci) 9,5/9,6 = 1,0 m³/h
• calor nominal S Qn = 48,0 kW
• volume total S Qv = 5,0 m³/h

Nota: no exemplo a placa e o recuperador estão ligados ao sistema por uma ligação rígida de curta duração; no cálculo dos comprimentos não foi levado em consideração o uso de tubos flexíveis para conectar os dois dispositivos.

No caso dos aparelhos de cozinha, utiliza-se o maior poder calorífico do gás Hs (em kJ / m³), ​​no caso de todos os demais aparelhos o menor poder calorífico Hi (em kJ / m³)

O dimensionamento prossegue seção por seção. Se, no final do cálculo, forem encontrados diâmetros diferentes dos usados ​​para o cálculo dos comprimentos virtuais, o dimensionamento deve ser repetido com uma segunda tentativa.

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Cálculo dos diâmetros da tubulação de transporte de gás

Cálculo do comprimento do tubo virtual e diâmetro do tubo usando elevações

exemplo de gás natural em tubo de aço

Seção AC

Capacidade térmica Qn = 48,0 kW

Taxa de fluxo (Qv) = 5,0 m³ / h

Comprimento geométrico do log C = 3,0 m

Comprimentos geométricos do log AM mais longo (medido pelo metro e a luminária mais distante alimentada pelo log) = 11,0 m

Cálculo de comprimentos equivalentes de peças especiais (toque em A = 0.8 m - cotovelo em B = 1.5 m - T em C = 2.0 m - curva em E = 0.5 m - cruz em F = 4.0 m - curva em L = 0.5 m - curva em M = 0.5 m - toque em M = 0.8 m) = 10.6 m

Comprimento virtual do tronco mais longo AM (comprimento total aumentado pelos comprimentos equivalentes às mudanças de direção): 11,0 + 10,6 = 21,6m

Da tabela 2 (densidade do gás natural 0,6 tubos de aço), o valor do diâmetro interno (Øi) é obtido em correspondência com os valores aproximados para excesso do comprimento virtual e vazão.

Øi = 27,9 mm (1 ″)

Da mesma forma procedemos para as outras seções do sistema.

Seção CF

Capacidade térmica Qn = 42,5 kW

Taxa de fluxo (Qv) = 4,50 m³ / h

Comprimento geométrico do tronco CF = 4,0 m

Comprimento virtual da seção mais longa AM = 21,6 m

Øi = 27,9 mm (1 ″)

Seção FM

Capacidade térmica Qn = 15,0 kW

Taxa de fluxo (Qv) = 1,60 m³ / h

Comprimento geométrico da seção FM = 4,0m

Comprimento virtual da seção mais longa AM = 21,6 m

Øi = 22,5 mm (3/4 ″)

Tract CD

Capacidade térmica Qn = 5,5 kW

Taxa de fluxo (Qv) = 0.50 m³ / h

Comprimento geométrico do tronco CD = 1,8 m

Comprimentos geométricos da seção mais longa AD = 4,8 m

Cálculo de comprimentos equivalentes de peças especiais (torneira em A = 0,8m - cotovelo em B = 1,0m - T em C = 0,8 m - cotovelo em D = 1,0 m - torneira em D = 0,3m) = 3,4 m

Comprimento virtual do log mais longo AD = (3,4 + 4,8) = 8,2 m

Øi = 13.2 mm (3/8 ″)

Seção FG

Capacidade térmica Qn = 18,0 kW

Taxa de fluxo (Qv) = 1,90 m³ / h

Comprimento geométrico do tronco FG = 0,4 m

Comprimentos geométricos da seção mais longa AG = 7,4 m

Cálculo de comprimentos equivalentes de peças especiais (torneira em A = 0,8 m - cotovelo em B = 1,5 m - T em C = 2,0 m - curva em E = 0,5 m - cruz em F = 4,0 m - torneira em G = 0,8m) = 9,6 m

Comprimento virtual do log mais longo AG = (7,4 + 9,6) = 17,0 m

Øi = 22,3 mm (3/4 ″)

Seção Fl

Capacidade térmica Qn = 9,5 kW

Taxa de fluxo (Qv) = 1,0 m³ / h

Comprimento geométrico do log Fl = 2,5 m

Comprimentos geométricos da seção mais longa Al = 9,5 m

Cálculo de comprimentos equivalentes de peças especiais (toque em A = 0,8 m - cotovelo em B = 1 m - T em C = 0,8 m - curva em E = 0,2 m - cruz em F = 1,5 - curva em G = 0,2 m - toque em G = 0,3 m) = 4,3 m

Comprimento virtual da seção mais longa Al = (9,5 + 4,3) 13,8 m

Øi = 13,2 mm (3/8 ″)

Para calcular a rede de distribuição de gás, o programa pode ser usado diretamente:

Dimensionamento de redes de tubulação de gás

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Como calcular os diâmetros das tubulações de transporte de gás

Tabela de fluxo de gás de acordo com UNI 7129 - 2008 (Você vê: Tabela de vazão de GÁS UNI 7129)

(excluindo tabelas 1 e 4 - ref. UNI 7129-2001 para gás manufaturado)

Prospecto 1

Fluxo de volume (mc / h a 15 ° C) para gás manufaturado, densidade 0,85 calculada para tubos de aço, com queda de pressão de 0,5 mbar
Fio	3/8	1/2	3/4	1	50 1/2)	50 1/2)	2	2,5	3
Øi mm	13,2	16,7	22,5	27,9	36,6	42,5	53,9	69,7	81,7
smm	2	2,3	2,3	2,9	2,9	2,9	3,2	3,2	3,6
Comprimento virtual m	Fluxo de volume m3 / h
2	1,69	3,23	7,13	13,18	27,72	41,75	80,04	161,62	246,99
4	1,14	2,18	4,81	8,89	18,70	28,16	53,96	109,03	168,37
6	0,91	1,73	3,82	7,06	14,85	22,36	42,83	86,53	133,62
8	0,77	1,47	3,25	6,00	12,61	18,98	36,36	73,44	113,38
10	0,68	1,30	2,86	5,28	11,10	16,71	32,01	64,66	99,82
15	0,54	1,03	2,27	4,19	8,81	13,26	25,40	51,30	79,19
20	0,46	0,87	1,93	3,56	7,48	11,26	21,56	43,52	67,18
25	0,40	0,77	1,70	3,14	6,59	9,91	18,98	38,31	59,14
30	0,36	0,69	1,53	2,83	5,94	8,93	17,10	34,52	53,28
40	0,31	0,59	1,30	2,40	5,04	7,58	14,51	29,29	45,20
50	0,27	0,52	1,14	2,11	4,43	6,67	12,77	25,78	39,78
75	0,22	0,41	0,91	1,67	3,52	5,29	10,13	20,44	31,54
100	0,18	0,35	0,77	1,42	2,98	4,49	8,59	17,34	26,75

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Prospecto 2

Vazão de volume (m15 / h a 0,6 ° C) para gás natural, densidade 1 calculada para tubos de aço, com queda de pressão de XNUMX mbar
Fio	3/8	1/2	3/4	1	50 1/2)	50 1/2)	2	2,5	3
Øi mm	13,2	16,7	22,5	27,9	36,6	42,5	53,9	69,7	81,7
smm	2	2,3	2,3	2,9	2,9	2,9	3,2	3,2	3,6
Comprimento virtual m	Fluxo de volume m3 / h
2	3,16	5,92	13,11	23,26	47,97	71,46
4	2,15	4,03	8,92	15,83	32,64	48,62	91,63	181,87
8	1,46	2,74	6,07	10,77	22,21	33,08	62,35	123,75	189,02
10	1,29	2,42	5,36	9,51	19,62	29,23	55,08	109,32	166,98
15	1,03	1,93	4,28	7,59	15,66	23,33	43,97	87,27	133,30
20	0,88	1,65	3,65	6,47	13,35	19,89	37,47	74,38	113,61
25	0,78	1,46	3,22	5,72	11,79	17,57	33,11	65,71	100,37
30	0,70	1,31	2,91	5,17	10,66	15,87	29,92	59,38	90,70
40	0,60	1,12	2,48	4,40	9,08	13,53	25,50	50,61	77,30
50	0,53	0,99	2,19	3,89	8,02	11,95	22,52	44,71	68,29
75	0,42	0,79	1,75	3,11	6,41	9,54	17,98	35,69	54,52
100	0,36	0,67	1,49	2,65	5,46	8,13	15,33	30,42	46,46

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Prospecto 3

Vazão de volume (m15 / h a 1,69 ° C) para misturas de GLP, densidade 2 calculada para tubos de aço, com queda de pressão de XNUMX mbar
Fio	3/8	1/2	3/4	1	50 1/2)	50 1/2)	2	2,5	3
Øi mm	13,2	16,7	22,5	27,9	36,6	42,5	53,9	69,7	81,7
smm	2	2,3	2,3	2,9	2,9	2,9	3,2	3,2	3,6
Comprimento virtual m	Fluxo de volume m3 / h
2	2,61	489,00	10,84	19,23	39,66	59,09	111,35
4	1,78	3,33	7,37	13,09	26,99	40,20	75,76	150,37
8	1,21	2,27	5,02	8,90	18,36	27,35	51,55	102,31	156,27
10	1,07	2,00	4,43	7,87	16,22	24,16	45,54	90,38	138,05
15	0,85	1,60	3,54	6,28	12,95	19,29	36,35	72,15	110,21
20	0,73	1,36	3,02	5,35	11,04	16,44	30,98	61,50	93,93
25	0,64	1,20	2,66	4,73	9,75	14,52	27,37	54,33	82,98
30	0,58	1,09	2,41	4,27	8,81	13,12	24,73	49,09	74,99
40	0,49	0,93	2,05	3,64	7,51	11,19	21,08	41,84	63,91
50	0,44	0,82	1,81	3,22	6,63	9,88	18,62	36,96	56,46
75	0,35	0,65	1,45	2,57	5,30	7,89	14,87	29,51	45,07
100	0,30	0,56	1,23	2,19	4,51	6,72	12,67	25,15	38,41

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Prospecto 4

Vazão de volume (m15 / h a 0,85 ° C) para gás manufaturado, densidade 0,5 calculada para tubos de cobre, com queda de pressão de XNUMX mbar
Ø mm	6,0	8,0	10,0	12,0	14,0	16,0	19,0
smm	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,50
Comprimento virtual m	Fluxo de volume m3 / h
2	0,21	0,46	0,84	1,38	2,10	3,02	4,83
4	0,14	0,31	0,56	0,93	1,41	2,03	3,24
6	0,11	0,24	0,45	0,73	1,12	1,61	2,57
I	0,09	0,21	0,38	0,62	0,95	1,36	2,17
10	0,08	0,18	0,33	0,55	0,83	1,20	1,91
15	0,07	0,14	0,26	0,43	0,66	0,95	1,51
20	0,06	0,12	0,22	0,37	0,56	0,80	1,28
25	0,05	0,11	0,20	0,32	0,49	0,71	1,13
30	0,04	0,10	0,18	0,29	0,44	0,64	1,02
40	0,04	0,08	0,15	0,25	0,37	0,54	0,86
50	0,03	0,07	0,13	0,22	0,33	0,47	0,76
75	0,03	0,06	0,10	0,17	0,26	0,38	0,60
100	0,02	0,05	0,09	0,15	0,22	0,32	0,51

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Prospecto 5

Vazão de volume (m15 / h a 0,6 ° C) para gás natural, densidade 1 calculada para tubos de cobre, com queda de pressão de XNUMX mbar
Ø e mm	12	14	15	16	18	22	28	35	42	54
Øi mm	10	12	13	14	16	20	26	33	39	51
smm	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,5	1,5
Comprimento virtual m	Fluxo de volume m3 / h
2	1,51	2,45	3,04	3,70	5,28	9,57	19,27	36,40	56,83
4	1,03	1,67	2,07	2,52	3,59	6,51	13,11	24,77	38,67	79,07
8	0,70	1,14	1,41	1,71	2,44	4,43	8,92	16,85	26,31	53,80
10	0,62	1,00	1,24	1,51	2,16	3,92	7,88	14,89	23,24	47,53
15	0,49	0,80	0,99	1,21	1,72	3,13	6,29	11,88	18,55	37,94
20	0,42	0,68	0,84	1,03	1,47	2,66	5,36	10,13	15,81	32,34
25	0,37	0,60	0,75	0,91	1,30	2,35	4,74	8,95	13,97	28,57
30	0,33	0,54	0,67	0,82	1,17	2,13	4,28	8,09	12,62	25,81
40	0,29	0,46	0,57	0,70	1,00	1,81	3,65	6,89	10,76	22,00
50	0,25	0,41	0,51	0,62	0,88	1,60	3,22	6,09	9,50	19,44
75	0,20	0,33	0,41	0,49	0,71	1,28	2,57	4,86	7,59	15,52
100	0,17	0,28	0,35	0,42	0,60	1,09	2,19	4,14	6,47	13,22

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Prospecto 6

Fluxo de volume (mc / h a 15 ° C) para misturas de GLP, densidade 1,69 calculada para tubos de cobre, com queda de pressão de 2 mbar
Ø e mm	12	14	15	16	18	22	28	35	42	54
Øi mm	10	12	13	14	16	20	26	33	39	51
smm	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,5	1,5
Comprimento virtual m	Fluxo de volume m3 / h
2	1,25	2,03	2,51	3,06	4,37	7,92	15,94	30,09	46,98
4	0,85	1,38	1,71	2,08	2,97	5,39	10,84	20,48	31,97	65,37
8	0,58	0,94	1,16	1,42	2,02	3,66	7,38	13,93	21,75	44,48
10	0,51	0,83	1,03	1,25	1,79	3,24	6,52	12,31	19,21	39,29
15	0,41	0,66	0,82	1,00	1,43	2,58	5,20	9,83	15,34	31,37
20	0,35	0,56	0,70	0,85	1,21	2,20	4,43	8,37	13,07	26,73
25	0,31	0,50	0,62	0,75	1,07	1,95	3,92	7,40	11,55	23,62
30	0,28	0,45	0,56	0,68	0,97	1,76	3,54	6,68	10,44	21,34
40	0,24	0,38	0,48	0,58	0,83	1,50	3,02	5,70	8,90	18,19
50	0,21	0,34	0,42	0,51	0,73	1,32	2,67	5,03	2,86	16,07
75	0,17	0,27	0,34	0,41	0,58	1,06	2,13	4,02	6,27	12,83
100	0,14	0,23	0,29	0,35	0,50	0,90	1,81	3,42	5,35	10,93

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Prospecto 7

Vazão de volume (m15 / h a 0,6 ° C) para gás natural, densidade 1 calculada para tubos de polietileno, com queda de pressão de XNUMX mbar
Ø e mm	25	32	40	50	63	75	90	110
Øi mm	19	26	34	44	55,8	66,4	79,6	97,4
smm	3,0	3,0	3,0	3,0	3,6	4,3	5,2	6,3
Comprimento virtual m	Fluxo de volume m3 / h
2	8,35	19,27	39,42
4	5,68	13,11	26,82	53,34	100,50	159,81
8	3,87	8,92	18,25	36,29	68,38	108,73	176,34	302,04
10	3,42	7,88	16,12	32,06	60,41	96,06	155,78	266,83
15	2,73	6,29	12,87	25,59	48,22	76,68	124,36	213,01
20	2,32	5,36	10,97	21,81	41,10	65,36	105,99	181,55
25	2,05	4,74	9,69	19,27	36,31	57,74	93,63	160,38
30	1,86	4,28	8,76	17,41	32,81	52,17	84,61	144,93
40	1,58	3,65	7,46	14,84	27,97	44,47	72,12	123,52
50	1,40	3,22	6,59	13,11	24,70	39,28	63,71	109,12
75	1,11	2,57	5,26	10,47	19,72	31,36	50,86	87,11
100	0,95	2,19	4,49	8,92	16,81	26,73	43,35	74,25

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Prospecto 8

Fluxo de volume (m15 / h a 1,69 ° C) para misturas de GLP, densidade 2,0 calculada para tubos de polietileno, com queda de pressão de XNUMX mbar
Ø e mm	25	32	40	50	63	75	90	110
Øi mm	19	26	34	44	55,8	66,4	79,6	97,4
smm	3,0	3,0	3,0	3,0	3,6	4,3	5,2	6,3
Comprimento virtual m	Fluxo de volume m3 / h
2	6,90	15,94	32,59	64,81	122,12
4	4,70	10,84	22,17	44,10	83,09	132,12	214,27	367,02
8	3,20	7,38	15,09	30,00	56,54	89,90	145,79	249,72
10	2,82	6,52	13,33	26,51	45,94	79,42	128,79	220,60
15	2,25	5,20	10,64	21,16	39,87	63,40	102,82	176,11
20	1,92	4,43	9,07	18,03	33,98	54,03	87,63	150,10
25	1,70	3,92	8,01	15,93	30,02	47,73	77,41	132,60
30	1,53	3,54	7,24	14,40	27,13	43,14	69,96	Eu 19,83
40	1,31	3,02	6,17	12,27	23,12	36,76	59,62	102,13
50	1,15	2,67	5,45	10,84	20,43	32,48	52,67	90,22
75	0,92	2,13	4,35	8,65	16,31	25,93	42,05	72,02
100	0,79	1,81	3,71	7,38	13,90	22,10	35,84	61,38

Cálculo dos diâmetros da tubulação de transporte de gás

• Aquecimento - encanamento
• pipelines
• Mesas de aquecimento
• bombas
• Diagramas de desenho de aquecimento
• Água quente doméstica
• Gases combustíveis

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