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Conversão de gases de cilindro

Informe o gás, o volume hidráulico, a pressão e a temperatura, ou a massa para CO₂ e acetileno, e veja quanto gás há em m³, kg e litros de líquido, quanto dura e quantos cilindros o consumo pede.

Ferramenta de pré-dimensionamento e estimativa: os resultados não substituem projeto, cálculo ou laudo assinado por profissional habilitado nem a verificação conforme as normas aplicáveis.

Verificação
Gás e cilindro
Consumo

Fluxômetros de solda e de corte indicam a vazão já em condição próxima da atmosférica (L/min ou m³/h de gás livre). Para o CO₂ e o acetileno, informe a massa pesada: o manômetro não indica o conteúdo.

—Conteúdo do cilindro
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Conteúdo do cilindro

Gás real e gás ideal conforme a pressão; para CO₂, a pressão de vapor conforme a temperatura; para acetileno, a retirada máxima conforme o número de cilindros.

Toque no gráfico para ver os valores.

O mesmo cilindro com outros gases

Volume de gás livre no mesmo volume hidráulico, pressão e temperatura.

Toque no gráfico para ver os valores.

Próximo passo

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O memorial reúne entradas, resultados, equações, hipóteses e referências desta página, com campos para projeto, responsável e revisão. O relatório completo traz também os gráficos e as interpretações, em cores. Na janela de impressão, escolha Salvar como PDF.

Método, hipóteses e referências

Equações usadas

Gases comprimidos: n = P_abs · V ÷ (Z · R · T); m = n · M; Z(T, P) interpolado em tabela das equações de estado de referência
Gás livre: V_ref = m ÷ ρ_ref, com ρ_ref a 1 atm e 0, 15 ou 21,1 °C; misturas Ar + CO₂: Z interpolado pela fração de CO₂ e ρ_ref ponderado
Conteúdo útil = conteúdo − conteúdo na pressão residual; duração = conteúdo útil ÷ vazão; cilindros = vazão · horas · dias ÷ conteúdo útil
CO₂: pressão = pressão de vapor P_sat(T) enquanto houver líquido; enchimento = m ÷ V (limite 0,75 kg/L)
Acetileno: ρ_ref = M · P ÷ (Z · R · T) com Z = 1 + B · P ÷ (R · T) (coeficiente do virial B); retirada máxima = V_ref ÷ 7, 10 ou 15 por hora

Hipóteses e limites

  • Z tabelado de −20 a 60 °C e de 1 a 350 bar a partir das equações de estado de referência (Schmidt e Wagner para O₂, Span para N₂, Tegeler para Ar, Leachman para H₂, Ortiz-Vega para He e GERG para misturas Ar + CO₂ até 25%), com interpolação linear.
  • Cilindro em equilíbrio com o ambiente: logo após o enchimento o gás está quente e a pressão cai ao esfriar. A vazão do fluxômetro é tomada na condição de referência escolhida.
  • Líquido equivalente no ponto de ebulição normal (CO₂: líquido saturado a −20 °C, condição típica de tanque). Acetileno e misturas não têm líquido equivalente útil.

Normas e documentos técnicos

  • NIST Chemistry WebBook / REFPROP e CoolProp: equações de estado de referência para O₂, N₂, Ar, H₂, He e CO₂
  • Kunz, O.; Wagner, W. The GERG-2008 wide-range equation of state for natural gases and other mixtures, J. Chem. Eng. Data 57, 2012
  • CGA G-1: Acetylene; CGA P-1: Safe Handling of Compressed Gases in Containers
  • ISO 11114 e ISO 10156: compatibilidade e inflamabilidade de gases em cilindros
  • EIGA Doc. 123: Code of practice, acetylene

Legislação e regulamentos no Brasil

  • NR-13: caldeiras, vasos de pressão e tubulações (cilindros transportáveis são regulados pelo transporte e pelo Inmetro)
  • NR-20: segurança com inflamáveis (hidrogênio e acetileno)
  • NR-33: espaços confinados (gases asfixiantes)
  • Portaria Inmetro de cilindros para gases e resolução ANTT de transporte de produtos perigosos

Perguntas frequentes

Quantos m³ de oxigênio tem um cilindro de 50 litros a 200 bar?

No exemplo padrão (50 L, 200 bar, 20 °C), cerca de 9,8 m³ a 0 °C e 1 atm, ou 14,1 kg de oxigênio. A conta simples 50 L × 200 bar dá 10 m³, mas ignora a temperatura e o fator Z: com Z = 0,94, cabe cerca de 6% a mais que o gás ideal na mesma temperatura.

O que é volume hidráulico e onde encontro?

É o volume interno do cilindro, igual à água que ele comporta. Vem gravado no ombro do cilindro, junto com a pressão de serviço e a data do teste hidrostático. Os cilindros industriais mais comuns têm 40 ou 50 L.

Por que o CO₂ e o acetileno são calculados pela massa?

O CO₂ fica líquido no cilindro, e o manômetro marca a pressão de vapor (cerca de 56 bar a 20 °C) até o líquido acabar. O acetileno vem dissolvido em acetona. Nos dois casos, o conteúdo se descobre pesando o cilindro e descontando a tara gravada: 25 kg de CO₂ equivalem a cerca de 12,6 m³ a 0 °C.

Quanto tempo dura um cilindro de argônio na solda TIG ou MIG?

Divida o conteúdo útil pela vazão. Um cilindro de 50 L a 200 bar com argônio tem cerca de 9,8 m³ a 0 °C; a 15 L/min ele dura em torno de 10,7 horas de arco aberto, já descontado o residual de 2 bar.

Qual a diferença entre m³ a 0 °C, 15 °C e 21 °C?

É a condição em que o volume do gás livre é medido. O mesmo gás ocupa cerca de 5,5% a mais a 15 °C e 8% a mais a 21,1 °C do que a 0 °C. Ao comparar ofertas de fornecedores, confirme a condição de referência de cada um.

Quais os cuidados de segurança com cilindros?

Cilindros em pé e presos por corrente, capacete na troca e no transporte, regulador adequado ao gás e nada de óleo ou graxa no oxigênio. Nitrogênio, argônio, hélio e CO₂ são asfixiantes em locais fechados (NR-33); hidrogênio e acetileno são inflamáveis (NR-20).