Calculadora de dimensionamento de tubulação
Informe a vazão de água e uma perda de carga ou velocidade para obter o diâmetro interno necessário, o diâmetro nominal recomendado e sua velocidade e perda de carga reais. Você também pode escolher um diâmetro e conferi-lo. As equações com os números preenchidos estão em Passo a passo do cálculo; as tabelas de dimensões, as constantes e as fontes estão em Base de cálculo, mais abaixo.
Verificar condensação em tubulação isolada Verifique se a superfície de uma tubulação de água gelada isolada condensa e qual é a espessura mínima de isolamento que evita isso, por material e revestimento.
Tabela de diâmetros de tubulação (vazão por diâmetro nominal)
As mesmas equações da calculadora acima (Darcy-Weisbach, água a 20 °C, rugosidade padrão de cada tubo): para cada diâmetro, a vazão que dá 300 Pa/m (o padrão da calculadora) e sua velocidade, mais a vazão no limite da prática da ASHRAE (1,2 m/s até 50A (DN 50), 400 Pa/m acima). Rugosidade ε: aço SGP 0,046 mm, cobre 0,0015 mm. Em algumas linhas, como o cobre 50A, a vazão a 300 Pa/m fica acima da vazão no limite da ASHRAE, então use a menor das duas.
| Diâmetro | Diâm. interno mm | Vazão a 300 Pa/m L/min | Mesma vazão m³/h | Velocidade m/s | Vazão no limite da ASHRAE L/min | Limite |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Aço-carbono SGP (JIS G 3452) | ||||||
| 15A | 16.1 | 6.3 | 0.38 | 0.52 | 14.7 | 1.2 m/s |
| 20A | 21.6 | 14.0 | 0.84 | 0.64 | 26.4 | 1.2 m/s |
| 25A | 27.6 | 27.1 | 1.63 | 0.76 | 43.1 | 1.2 m/s |
| 32A | 35.7 | 54.2 | 3.25 | 0.90 | 72.1 | 1.2 m/s |
| 40A | 41.6 | 81.7 | 4.90 | 1.00 | 97.9 | 1.2 m/s |
| 50A | 52.9 | 155 | 9.31 | 1.18 | 158 | 1.2 m/s |
| 65A | 67.9 | 302 | 18.10 | 1.39 | 351 | 400 Pa/m |
| 80A | 80.7 | 477 | 28.62 | 1.55 | 555 | 400 Pa/m |
| 90A | 93.2 | 699 | 41.93 | 1.71 | 813 | 400 Pa/m |
| 100A | 105.3 | 965 | 57.91 | 1.85 | 1 123 | 400 Pa/m |
| 125A | 130.8 | 1 712 | 102.70 | 2.12 | 1 990 | 400 Pa/m |
| 150A | 155.2 | 2 687 | 161.22 | 2.37 | 3 122 | 400 Pa/m |
| Cobre tipo L (ASTM B88) | ||||||
| 15A (1/2) | 13.8 | 4.4 | 0.27 | 0.49 | 10.8 | 1.2 m/s |
| 20A (3/4) | 19.9 | 12.0 | 0.72 | 0.64 | 22.5 | 1.2 m/s |
| 25A (1) | 26.0 | 24.8 | 1.49 | 0.78 | 38.3 | 1.2 m/s |
| 32A (1-1/4) | 32.1 | 43.8 | 2.63 | 0.90 | 58.4 | 1.2 m/s |
| 40A (1-1/2) | 38.2 | 70.0 | 4.20 | 1.02 | 82.6 | 1.2 m/s |
| 50A (2) | 50.4 | 147 | 8.83 | 1.23 | 144 | 1.2 m/s |
| 65A (2-1/2) | 62.6 | 263 | 15.78 | 1.42 | 309 | 400 Pa/m |
| 80A (3) | 74.8 | 423 | 25.39 | 1.61 | 496 | 400 Pa/m |
| 100A (4) | 99.2 | 898 | 53.88 | 1.94 | 1 053 | 400 Pa/m |
Escolha o menor diâmetro cuja vazão listada seja igual ou maior que a sua vazão de projeto. Para outras temperaturas da água, tubos ou vazões, use a calculadora acima.
Base de cálculo
A perda de carga vem da equação de Darcy-Weisbach com o fator de atrito de Colebrook, ou da fórmula de Hazen-Williams. Dimensionar pela perda de carga ou pela velocidade resulta em um diâmetro interno necessário; escolhe-se o menor diâmetro da tabela com pelo menos esse diâmetro interno e recalcula-se com o diâmetro interno real.
| Item | Equação | Observações · base |
|---|---|---|
| Perda de carga (Darcy-Weisbach) | R = Δp/L = (f / D) · ρV²/2 | R em Pa/m, D o diâmetro interno em m, ρ em kg/m³, V em m/s. A equação geral para qualquer fluido e temperatura |
| Fator de atrito (Colebrook) | 1/√f = −2 log₁₀( ε/(3,7 D) + 2,51/(Re √f) ) | Re ≥ 2300. Mesmo método de solução da calculadora de dutos (iterado a partir da estimativa de Haaland). A faixa de transição de 2300 a 4000 também o usa, o que superestima a perda |
| Fator de atrito (laminar) | f = 64 / Re | Re < 2300 (Hagen-Poiseuille); indicado como laminar no resultado |
| Hazen-Williams (SI) | h/L = 10,67 Q^1,852 / (C^1,852 D^4,8704), R = ρ g h/L | Q em m³/s, D em m, h a perda de carga em m. Um ajuste empírico para água em escoamento turbulento perto da temperatura ambiente: ignora a viscosidade (temperatura) e o escoamento laminar. Comum em água de consumo e combate a incêndio |
| Número de Reynolds, velocidade | Re = V·D / ν, V = Q / (πD²/4) | ν = μ/ρ. O dimensionamento pela velocidade usa D = √(4Q / (πV)) |
| Escolha do diâmetro | diâmetro interno = diâmetro externo − 2 × parede ≥ D | O menor diâmetro que atende a isso é recomendado e recalculado com o diâmetro interno real. O diâmetro seguinte também é mostrado |
| Unidades de pressão | 1 kPa/100m = 10 Pa/m, 1 mmCA = 9,80665 Pa | A mesma convenção do conversor de unidades. 300 Pa/m = 30 kPa/100m = 30,6 mmCA/m |
Tabelas de dimensões de tubos
Dimensões em mm; diâmetro interno = diâmetro externo − 2 × parede. Só constam os diâmetros cujas dimensões puderam ser conferidas em uma fonte. Confira a norma ou a tabela do fabricante antes de comprar.
Aço-carbono SGP (JIS G 3452)
Diâmetro externo e parede do tubo de aço-carbono SGP, JIS G 3452. A tabela foi conferida com os valores da JIS; pode haver pequenas diferenças em relação a tubos Sch 40 de outras normas.
| Diâmetro | Diâm. externo mm | Parede mm | Diâm. interno mm |
|---|---|---|---|
| 15A | 21.7 | 2.8 | 16.1 |
| 20A | 27.2 | 2.8 | 21.6 |
| 25A | 34.0 | 3.2 | 27.6 |
| 32A | 42.7 | 3.5 | 35.7 |
| 40A | 48.6 | 3.5 | 41.6 |
| 50A | 60.5 | 3.8 | 52.9 |
| 65A | 76.3 | 4.2 | 67.9 |
| 80A | 89.1 | 4.2 | 80.7 |
| 90A | 101.6 | 4.2 | 93.2 |
| 100A | 114.3 | 4.5 | 105.3 |
| 125A | 139.8 | 4.5 | 130.8 |
| 150A | 165.2 | 5.0 | 155.2 |
| 175A | 190.7 | 5.3 | 180.1 |
| 200A | 216.3 | 5.8 | 204.7 |
| 225A | 241.8 | 6.2 | 229.4 |
| 250A | 267.4 | 6.6 | 254.2 |
| 300A | 318.5 | 6.9 | 304.7 |
Cobre tipo L (ASTM B88)
Tubo de cobre ASTM B88 tipo L. Dimensões em polegadas (diâmetro externo de 0,625 pol etc.) × 25,4, com a designação nominal em A (1/2 pol = 15A, DN 15).
| Diâmetro | Diâm. externo mm | Parede mm | Diâm. interno mm |
|---|---|---|---|
| 15A (1/2) | 15.88 | 1.02 | 13.84 |
| 20A (3/4) | 22.23 | 1.14 | 19.94 |
| 25A (1) | 28.58 | 1.27 | 26.04 |
| 32A (1-1/4) | 34.92 | 1.4 | 32.13 |
| 40A (1-1/2) | 41.28 | 1.52 | 38.23 |
| 50A (2) | 53.98 | 1.78 | 50.42 |
| 65A (2-1/2) | 66.68 | 2.03 | 62.61 |
| 80A (3) | 79.38 | 2.29 | 74.8 |
| 100A (4) | 104.78 | 2.79 | 99.19 |
Cobre tipo M (ASTM B88)
Tubo de cobre ASTM B88 tipo M (mesmo diâmetro externo do tipo L, parede mais fina).
| Diâmetro | Diâm. externo mm | Parede mm | Diâm. interno mm |
|---|---|---|---|
| 15A (1/2) | 15.88 | 0.71 | 14.45 |
| 20A (3/4) | 22.23 | 0.81 | 20.6 |
| 25A (1) | 28.58 | 0.89 | 26.8 |
| 32A (1-1/4) | 34.92 | 1.07 | 32.79 |
| 40A (1-1/2) | 41.28 | 1.25 | 38.78 |
| 50A (2) | 53.98 | 1.47 | 51.03 |
| 65A (2-1/2) | 66.68 | 1.65 | 63.37 |
| 80A (3) | 79.38 | 1.83 | 75.72 |
| 100A (4) | 104.78 | 2.41 | 99.95 |
Aço inox Sch 10S (JIS G 3459)
Tubo de aço inox JIS G 3459, Sch 10S. O 90A (DN 90) foi omitido por não ter podido ser conferido.
| Diâmetro | Diâm. externo mm | Parede mm | Diâm. interno mm |
|---|---|---|---|
| 15A | 21.7 | 2.1 | 17.5 |
| 20A | 27.2 | 2.1 | 23.0 |
| 25A | 34.0 | 2.8 | 28.4 |
| 32A | 42.7 | 2.8 | 37.1 |
| 40A | 48.6 | 2.8 | 43.0 |
| 50A | 60.5 | 2.8 | 54.9 |
| 65A | 76.3 | 3.0 | 70.3 |
| 80A | 89.1 | 3.0 | 83.1 |
| 100A | 114.3 | 3.0 | 108.3 |
| 125A | 139.8 | 3.4 | 133.0 |
| 150A | 165.2 | 3.4 | 158.4 |
| 200A | 216.3 | 4.0 | 208.3 |
| 250A | 267.4 | 4.0 | 259.4 |
| 300A | 318.5 | 4.5 | 309.5 |
Rugosidade ε (Darcy-Weisbach)
Valores dos materiais do diagrama de fator de atrito de Moody de 1944, convertidos para mm. A rugosidade aumenta com a idade e a qualidade da água, então informe outros valores em Personalizada.
| Material | ε (mm) | Valor de Moody |
|---|---|---|
| Aço comercial | 0.046 | 0.00015 ft |
| Aço galvanizado | 0.15 | 0.0005 ft |
| Tubo trefilado (cobre, latão) | 0.0015 | 0.000005 ft |
Coeficiente C (Hazen-Williams)
O capítulo Pipe Sizing do ASHRAE Handbook Fundamentals dá 150 para plástico e cobre, 140 para aço novo e 100 ou menos para tubos muito corroídos ou muito rugosos. A NFPA 13 (sprinklers) estabelece 120 para aço em sistema de tubo molhado e 150 para cobre, aço inox e CPVC. Um C menor dá uma perda maior.
| Tubo | C | Fonte |
|---|---|---|
| Aço 120 (NFPA 13) | 120 | NFPA 13 (aço, tubo molhado) |
| Aço novo 140 (ASHRAE) | 140 | ASHRAE (aço novo) |
| Aço corroído 100 (ASHRAE) | 100 | ASHRAE (corroído ou rugoso), NFPA 13 (aço, tubo seco) |
| Cobre, inox, plástico 150 | 150 | ASHRAE (plástico, cobre), NFPA 13 (cobre, inox, CPVC) |
Propriedades da água (101,325 kPa)
Massa específica pela IAPWS-95 e viscosidade pela formulação IAPWS 2008. A calculadora interpola uma tabela de 5 em 5 °C (de 5 a 95 °C) sobre as quatro linhas mais próximas; o erro entre linhas fica dentro de 0,02%.
| Temperatura °C | Massa específica ρ kg/m³ | Viscosidade μ mPa·s | Viscosidade cinemática ν m²/s |
|---|---|---|---|
| 5 | 999.967 | 1.5182 | 1.518 × 10⁻⁶ |
| 10 | 999.702 | 1.3059 | 1.306 × 10⁻⁶ |
| 15 | 999.103 | 1.1376 | 1.139 × 10⁻⁶ |
| 20 | 998.207 | 1.0016 | 1.003 × 10⁻⁶ |
| 30 | 995.649 | 0.7972 | 8.007 × 10⁻⁷ |
| 40 | 992.216 | 0.6527 | 6.579 × 10⁻⁷ |
| 50 | 988.035 | 0.5465 | 5.531 × 10⁻⁷ |
| 60 | 983.196 | 0.4660 | 4.740 × 10⁻⁷ |
| 70 | 977.765 | 0.4036 | 4.127 × 10⁻⁷ |
| 80 | 971.790 | 0.3540 | 3.643 × 10⁻⁷ |
| 90 | 965.310 | 0.3142 | 3.255 × 10⁻⁷ |
| 95 | 961.888 | 0.2971 | 3.089 × 10⁻⁷ |
Escolha da velocidade e da perda de carga
O capítulo Pipe Sizing do ASHRAE Handbook Fundamentals descreve a prática comum de HVAC como 1,2 m/s ou menos para tubos de 50A (DN 50) e menores e 400 Pa/m ou menos para tubos maiores. Algumas referências (Carrier 1960) acrescentam nunca mais de 4,6 m/s. A calculadora confere o diâmetro recomendado e o seguinte com esses valores.
Os limites de ruído e erosão dependem do material do tubo, das horas de operação por ano e do ar ou das partículas na água. Veja esse capítulo e os dados do fabricante para os números.
O padrão de 300 Pa/m é um exemplo dentro de 400 Pa/m. Vá mais baixo para reduzir a altura manométrica da bomba, mais alto para reduzir o diâmetro do tubo.
Exemplo resolvido
Vazão de 100 L/min, água a 20 °C, aço SGP (ε 0,046 mm), perda de carga de 300 Pa/m, Darcy-Weisbach: Q = 1,667 × 10⁻³ m³/s, diâmetro interno necessário de 44,87 mm → recomendado 50A (DN 50; diâmetro interno de 52,9 mm): V = 0,758 m/s, Re = 39.979, f = 0,0245, R = 132,8 Pa/m (13,3 kPa/100m, 13,5 mmCA/m). Diâmetro seguinte, 65A: V = 0,460 m/s, R = 39,0 Pa/m.
Com Hazen-Williams e C = 120, o diâmetro interno necessário é de 47,30 mm e o 50A dá R = 173,9 Pa/m, cerca de 30% a mais que por Darcy para o mesmo tubo. O resultado depende muito do C escolhido.
Fontes
- ASHRAE Handbook, Fundamentals (SI), Pipe Sizing: Darcy-Weisbach e Colebrook, C de Hazen-Williams típicos, prática de projeto para velocidade e perda de carga
- Moody, L. F. (1944), Friction factors for pipe flow, Transactions of the ASME 66: rugosidade dos materiais
- Colebrook, C. F. (1939), Turbulent flow in pipes, Journal of the Institution of Civil Engineers 11
- NFPA 13, Standard for the Installation of Sprinkler Systems: tabela de C de Hazen-Williams
- IAPWS R6-95 (equação de estado da água, massa específica), IAPWS R12-08 (viscosidade da água)
- JIS G 3452 (tubos de aço-carbono para tubulação em geral), JIS G 3459 (tubos de aço inox), ASTM B88 (tubo de cobre sem costura para água)
Perguntas frequentes
Que limite de velocidade vale para tubulações de água gelada?
O ASHRAE Handbook Fundamentals (capítulo Pipe Sizing) cita como prática comum 1,2 m/s ou menos para tubos de até 50A (DN 50) e 400 Pa/m ou menos para tubos maiores, e a Carrier (1960) recomenda nunca exceder 4,6 m/s. Esta calculadora confere o diâmetro recomendado com esses valores.
Como encontro o diâmetro do tubo a partir da vazão?
Escolha uma perda de carga (por exemplo, 300 Pa/m) ou uma velocidade, encontre o diâmetro interno necessário e adote o menor diâmetro nominal igual ou acima dele. Exemplo: 100 L/min de água a 20 °C em aço SGP a 300 Pa/m exige 44,87 mm, então 50A (DN 50; 52,9 mm de diâmetro interno, 0,758 m/s, 132,8 Pa/m).
Como as designações em A correspondem aos tubos de cobre?
15A (DN 15) corresponde ao tubo de cobre de 1/2 pol, 20A a 3/4 pol e 25A a 1 pol. O diâmetro externo e a espessura da parede diferem, então o diâmetro interno e a vazão admissível diferem conforme o tipo de tubo; confira cada um na tabela acima.
Última atualização em 2026-10-12.