Perdas de pressão em tubos de cobre
Dados de referência sobre perdas de pressão em tubos de cobre conforme o diâmetro e a vazão.
Visão Geral
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A perda de pressão em tubos de água de cobre é uma consideração primária no projeto de sistemas de encanamento. Esta referência abrange tubos de cobre sem costura fabricados conforme a norma ASTM B88 nos Tipos K, L e M, que diferem pela espessura da parede e classificação de serviço. O Tipo K tem as paredes mais grossas e é classificado para aplicações de alta pressão e subterrâneas; o Tipo L é a escolha padrão para a maioria das distribuições de água domésticas; o Tipo M tem as paredes mais finas e é limitado a serviços residenciais e de baixa pressão.
As perdas por atrito (principais) nesses tubos são comumente estimadas usando a equação de Hazen-Williams com um coeficiente de rugosidade de C = 145, refletindo a superfície interna lisa do cobre novo.
Fórmulas Principais
Perda de Pressão por Hazen-Williams (Imperial)
Isso fornece a perda de pressão por atrito por 100 pés de tubo reto em psi, onde Q está em gpm e D é o diâmetro interno em polegadas.
Velocidade do Escoamento a Parte da Vazão
A velocidade é crítica para o controle da erosão e prevenção de ruído em tubulações de cobre.
Variáveis
| Símbolo | Descrição | Unidade |
|---|---|---|
| ΔP | Pressure loss per 100 ft | psi |
| Q | Volumetric flow rate | gpm |
| C | Hazen-Williams roughness coefficient | — |
| D | Inside diameter | in |
| v | Velocidade de escoamento | ft/s |
| A | Cross-sectional area | in² |
Calculadora: Velocidade do Escoamento
Velocidade do Escoamento em um Tubo de Cobre
Conversor de Unidades
A fonte original incluía uma seção de Conversor de Unidades. Este conversor migrado mantém as unidades de perda de pressão, vazão de água, tamanho do tubo e velocidade juntas para dimensionamento de tubos de cobre.
Conversor de Unidades para Perda de Pressão em Tubos de Cobre
Dimensões de Tubos de Cobre — ASTM B88
Tamanho Nominal | Diâmetro Externo (in) | DI Tipo K (in) | DI Tipo L (in) | DI Tipo M (in) |
|---|---|---|---|---|
| 3/8 | 0.5 | 0.402 | 0.43 | 0.45 |
| 1/2 | 0.625 | 0.527 | 0.545 | 0.569 |
| 3/4 | 0.875 | 0.745 | 0.785 | 0.811 |
| 1 | 1.125 | 0.995 | 1.025 | 1.055 |
| 1-1/4 | 1.375 | 1.245 | 1.265 | 1.291 |
| 1-1/2 | 1.625 | 1.481 | 1.505 | 1.541 |
| 2 | 2.125 | 1.959 | 2.009 | 2.049 |
| 2-1/2 | 2.625 | 2.435 | 2.495 | 2.527 |
| 3 | 3.125 | 2.907 | 2.981 | 3.017 |
| 4 | 4.125 | 3.859 | 3.933 | 3.981 |
Fonte: ASTM B88
Referência de Perda de Carga — Cobre Tipo L (psi por 100 pés)
Vazão (gpm) | 1/2" (ID 0.545 in) (psi/100ft) | 3/4" (ID 0.785 in) (psi/100ft) | 1" (ID 1.025 in) (psi/100ft) | 1-1/4" (ID 1.265 in) (psi/100ft) | 1-1/2" (ID 1.505 in) (psi/100ft) | 2" (ID 2.009 in) (psi/100ft) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 3 | 0.7 | 0.2 | — | — | — |
| 2 | 10.1 | 2.4 | 0.8 | 0.3 | — | — |
| 3 | 20.7 | 5 | 1.5 | 0.6 | 0.3 | — |
| 4 | 34.3 | 8.4 | 2.6 | 1 | 0.5 | — |
| 5 | 51 | 12.6 | 3.8 | 1.5 | 0.8 | 0.2 |
| 8 | — | 29.3 | 8.9 | 3.5 | 1.8 | 0.5 |
| 10 | — | 44 | 13.4 | 5.3 | 2.7 | 0.8 |
| 15 | — | — | 27.8 | 11 | 5.6 | 1.6 |
| 20 | — | — | 46.5 | 18.4 | 9.3 | 2.7 |
| 25 | — | — | — | 27.6 | 14 | 4.1 |
| 30 | — | — | — | 38.6 | 19.5 | 5.7 |
Fonte: engineeringtoolbox.com
Referência de Perda de Carga — Tipos K, L e M
A fonte original preserva dados de perda de carga para os Tipos K, L e M de tubos de cobre em tabelas de imagem. A tabela interativa abaixo representa a mesma comparação usando a relação de Hazen-Williams com C = 145 e os diâmetros internos ASTM B88 listados acima. O Tipo K possui o menor DI e, portanto, a maior perda de carga; o Tipo M possui o maior DI e a menor perda de carga para o mesmo tamanho nominal e vazão.
Tamanho nominal | Flow (gpm) | Tipo K (psi/100 ft) | Tipo L (psi/100 ft) | Tipo M (psi/100 ft) |
|---|---|---|---|---|
| 1/2 | 1 | 3.57 | 3.04 | 2.45 |
| 1/2 | 2 | 12.86 | 10.95 | 8.84 |
| 1/2 | 3 | 27.2 | 23.17 | 18.7 |
| 3/4 | 3 | 6.35 | 4.91 | 4.19 |
| 3/4 | 5 | 16.32 | 12.61 | 10.77 |
| 3/4 | 8 | 39.04 | 30.18 | 25.79 |
| 1 | 5 | 4.41 | 3.81 | 3.32 |
| 1 | 10 | 15.88 | 13.72 | 11.94 |
| 1 | 20 | 57.2 | 49.41 | 43 |
| 1-1/2 | 20 | 10.08 | 9.31 | 8.29 |
| 1-1/2 | 30 | 21.32 | 19.69 | 17.54 |
| 2 | 30 | 6.5 | 5.74 | 5.21 |
| 2 | 50 | 16.72 | 14.77 | 13.4 |
| 3 | 100 | 8.2 | 7.25 | 6.84 |
| 4 | 200 | 6.55 | 5.97 | 5.62 |
Fonte: engineeringtoolbox.com
Perda de Carga em Tubos de Cobre Tipos K, L e M
Referência de Perda de Pressão — Cobre Tipo L — Comparação de Velocidade
Perda por Fricção vs. Vazão para Cobre Tipo L
Diretrizes de Velocidade
Limitar a velocidade da água protege contra erosão-corrosão, reduz o ruído e aumenta a vida útil do tubo.
| Service | Maximum Velocity |
|---|---|
| Cold water | 8 ft/s (2.4 m/s) |
| Hot water up to 140°F (60°C) | 5 ft/s (1.5 m/s) |
| Hot water above 140°F (60°C) | 2–3 ft/s (0.6–0.9 m/s) |
Exceder esses limites acelera a corrosão por pites no cobre, especialmente em temperaturas elevadas onde a agressividade do oxigênio dissolvido aumenta.
Conexões e Válvulas
A fonte original observa que a perda de pressão em conexões e válvulas de tubos de cobre pode ser expressa como comprimento equivalente de tubo. No dimensionamento prático, adicione o comprimento equivalente para cotovelos, teês, redutores, válvulas, filtros e medidores ao comprimento do tubo reto medido antes de aplicar as tabelas ou a calculadora de perda de pressão.
Baixe o diagrama como arquivo pdf: Perda de Pressão em Tubos de Cobre ASTM B88 - Tipo K.
Baixe e imprima o diagrama original: Perda de Pressão em Tubos de Cobre ASTM B88 - Tipo K. Verifique também a referência original complementar Tubos de Cobre - Perda de Pressão em Conexões e Válvulas Expressa como Comprimento Equivalente de Tubo quando um sistema inclui muitas conexões.
Tabelas da Fonte Original Restauradas
As tabelas a seguir são restauradas da página da fonte original para preservar os dados de referência completos.
Imagens da Fonte Original
As imagens da fonte original a seguir são preservadas para evitar a perda de material de referência visual. Quando uma imagem contém dados em gráfico ou tabela, seus valores extraídos são representados nas tabelas da página, calculadoras ou gráficos interativos; as imagens restantes são mantidas como referências visuais de origem.
Notas de Engenharia
- Limitações de Hazen-Williams. A equação é uma correlação empírica válida para água em temperaturas ambiente normais e fluxo turbulento. Não é adequada para fluidos viscosos, gases ou temperaturas extremas fora da faixa típica de encanamento doméstico.
- Coeficiente de rugosidade C = 145 aplica-se a cobre novo e limpo. Com o tempo, incrustações minerais ou desincificação em água agressiva podem reduzir C, aumentando as perdas. Alguns projetistas usam C = 130–140 como um valor conservador a longo prazo.
- Acessórios e válvulas adicionam perdas menores significativas. O método de comprimento equivalente é padrão: cada acessório é atribuído um comprimento equivalente de tubo reto. Valores típicos variam de 0.5 ft para um cotovelo de 90° a 10+ ft para uma válvula de gaveta, dependendo do tamanho.
- A seleção do tipo importa. Os tipos K, L e M têm IDs diferentes para o mesmo tamanho nominal. O tipo L tem cerca de 3% a mais de ID que o tipo K; o tipo M tem cerca de 5% a mais que o tipo K. Essas diferenças deslocam os valores de perda de pressão em vários porcentuais para a mesma taxa de fluxo.
- Correções de altitude e temperatura. A densidade e a viscosidade da água mudam com a temperatura e a elevação. Para trabalho preciso acima de 5.000 ft ou em temperaturas significativamente diferentes de 60°F, aplique fatores de correção ao resultado base de Hazen-Williams.
Referências
- Fonte Original — Engineering ToolBox: Perda de Pressão em Tubos de Cobre
- ASTM B88 — Tubos de Água de Cobre Sem Costura
- Equação Hazen-Williams com C = 145 para tubulação de cobre