Perna de Expansão de Tubulação (Cantilever Guiado)
Calcula o comprimento mínimo da perna livre que uma tubulação precisa ter para absorver uma dilatação térmica sem estourar a tensão admissível, pelo método do cantilever guiado: L = √(3 × E × D × Δ ÷ S_a). A ideia é tratar o trecho perpendicular como uma viga engastada de ponta guiada, que se desloca Δ na direção da dilatação; a tensão de flexão que aparece cai com o quadrado do comprimento, então dobrar a perna divide a tensão por quatro. O método é conservador e serve para dimensionar liras e mudanças de direção antes de uma análise formal de flexibilidade: quanto maior o diâmetro externo, mais longe a fibra externa fica da linha neutra e mais tensão a mesma curvatura produz, logo mais perna o trecho exige para a mesma dilatação — a rigidez não entra, e dois tubos de mesmo diâmetro externo e espessuras diferentes pedem a mesma perna. Informe o módulo de elasticidade, o diâmetro externo, a dilatação a absorver e a tensão admissível.
Resultado
—
Perna de expansão: o comprimento que a dilatação pede
Uma linha de vapor que trabalha a 200 °C cresce alguns centímetros entre duas âncoras, e esse crescimento tem de ir para algum lugar. O projetista resolve isso no traçado, muito antes de abrir o programa de análise de flexibilidade: acrescenta uma perna perpendicular e pergunta se ela é longa o bastante para flexionar sem estourar a tensão admissível. O método do cantilever guiado responde em trinta segundos, na mesa, e diz se o desvio cabe no pipe rack ou se o caso já é de junta de expansão.
L = √(3 × E × D × Δ ÷ S_a). A perna é tratada como viga engastada de ponta guiada: a ponta se desloca Δ sem girar, e a tensão de flexão que aparece na fibra externa cai com o quadrado do comprimento — dobrar a perna divide a tensão por quatro. Com os padrões, E = 200000 MPa, D = 168,3 mm (6 polegadas), Δ = 50 mm e S_a = 120 MPa, o produto do numerador dá 5,049 × 10⁹, dividido por 120 vira 4,2075 × 10⁷ mm², e a raiz devolve 6486,5 mm, quase seis metros e meio. Dobrar a dilatação multiplica a perna por √2: 100 mm passam a pedir 9173,3 mm.
Repare no que sumiu na dedução: a espessura de parede. O momento de inércia cancela, então um tubo Sch 10 e um Sch 80 de mesmo diâmetro externo pedem exatamente a mesma perna — o D entra porque é a distância da fibra externa à linha neutra, não porque enrijece o tubo. O método ainda supõe que uma perna sozinha absorve tudo, sem rotação nas extremidades, o que é conservador, e ignora fator de intensificação de tensões em curvas e tês, peso, pressão, atrito nos suportes e limite de carga em bocal de bomba. É pré-dimensionamento, não substitui análise formal.
Perguntas frequentes
Como calculo o Δ que devo informar?
Que tensão admissível eu coloco no campo S_a?
Isso dispensa a análise de flexibilidade no software?
Ferramentas Relacionadas
Profundidade do Defeito na Segunda Perna (Ultrassom Angular)
Calcula a profundidade real de uma descontinuidade detectada na segunda perna do feixe em ultrassom angular, d = 2 × e − S × cos(θ), em que S é o percurso sônico lido no aparelho e θ é o ângulo de refração do cabeçote. Depois de refletir no fundo o feixe volta subindo, então a profundidade deixa de crescer com o percurso e passa a diminuir: a profundidade passa a ser contada a partir do fundo, e não da superfície de varredura, que é o erro clássico de quem aplica a fórmula da primeira perna fora de faixa. A ferramenta só aceita percursos cuja projeção fique entre uma e duas espessuras, que é justamente a faixa da segunda perna — abaixo disso o refletor está na primeira perna e vale d = S × cos(θ). Informe a espessura da peça, o percurso sônico e o ângulo de refração.
Garganta de Filete de Solda
Calcula a garganta efetiva de um filete de solda, a = 0,707 × z, a partir da perna (cateto) z do filete. Para um filete de pernas iguais, a garganta — a menor dimensão da seção resistente, medida da raiz à face — é igual à perna multiplicada por sen(45°) ≈ 0,707. O resultado, na mesma unidade da perna (mm), é a dimensão usada no cálculo de resistência da junta soldada, pois é por essa seção mínima que a solda tende a romper. Dimensionar a garganta corretamente garante que a solda suporte o esforço de projeto. Informe a perna do filete.
Tempo de Secagem no Período de Taxa Decrescente
Calcula a duração do período de taxa decrescente de uma secagem, no modelo em que a taxa cai linearmente com a umidade livre a partir da umidade crítica: t = m_s × X_c ÷ (A × N_c) × ln(X_c ÷ X₂). As umidades entram como umidade livre em base seca, isto é, já descontada a umidade de equilíbrio com o ar, e por isso X₂ nunca pode ser zero — secar até o equilíbrio exigiria tempo infinito, que é exatamente o que o logaritmo diz. Comparado ao período de taxa constante, este é o trecho caro da secagem: cada quilograma de água removida custa muito mais tempo que no trecho anterior, porque o transporte interno passa a mandar. Informe a massa de sólido seco, a umidade crítica, a umidade livre final, a área exposta e a taxa constante na umidade crítica.
Número de Faixas Necessárias
Calcula o número de faixas necessárias em uma via, N = V ÷ C_faixa, dividindo o volume de tráfego de projeto V pela capacidade de uma faixa C_faixa (veículos/h por faixa). O resultado é o número mínimo de faixas para atender à demanda dentro da capacidade; na prática, arredonda-se sempre para cima ao inteiro seguinte. É um cálculo de dimensionamento básico no projeto geométrico de rodovias e vias urbanas, que define a seção transversal a partir do volume previsto e da capacidade por faixa (que depende da velocidade, do tipo de via e das condições de tráfego). Informe o volume de tráfego e a capacidade por faixa.
Função J de Leverett
Calcula a função J de Leverett, que normaliza a pressão capilar pela tensão interfacial, pelo ângulo de contato e pela raiz da razão entre permeabilidade e porosidade. Serve para reunir curvas de pressão capilar de amostras com propriedades diferentes numa única curva de rocha-tipo. Informe a pressão capilar, a tensão interfacial, o ângulo de contato, a permeabilidade em milidarcy e a porosidade.
Espaçamento Veicular Médio
Calcula o espaçamento médio entre veículos, s = 1000 ÷ k, dividindo 1000 metros pela densidade de tráfego k (veículos/km). O resultado, em metros, é a distância média entre as frentes de dois veículos consecutivos numa corrente de tráfego. O espaçamento é o inverso da densidade: vias congestionadas têm alta densidade e pequeno espaçamento; vias livres têm baixa densidade e grande espaçamento. É o análogo espacial do headway (que é temporal) e se relaciona com a velocidade por s = v·h. O menor espaçamento, no congestionamento total (densidade de engarrafamento), corresponde ao comprimento do veículo mais a folga mínima. Informe a densidade de tráfego.
Os resultados desta ferramenta têm caráter apenas informativo e educativo e não constituem aconselhamento profissional, financeiro, médico, jurídico, tributário ou contábil. Confirme decisões importantes com um profissional qualificado e fontes oficiais.