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Perda de carga em válvulas e conexões

Informe a vazão, o tubo e a quantidade de cada válvula e conexão. A página calcula o K de cada peça, o comprimento equivalente, a perda do trecho reto e a perda total em pressão e em altura de líquido.

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.

Pré-dimensionamento
Fluido e vazão
Tubulação
Válvulas e conexões

K das reduções e ampliações pelas fórmulas do Crane para o β e o ângulo informados, referido à velocidade do tubo principal. Entrada de borda viva K = 0,5; saída K = 1.

—Perda de carga total (trecho reto + acessórios)
—

Onde está a perda de carga

Perda em altura de líquido por grupo de peças, comparada com o trecho reto.

Toque no gráfico para ver os valores.

Perda de carga conforme a vazão

De 40% a 140% da vazão informada: a perda cresce com o quadrado da vazão.

Toque no gráfico para ver os valores.

Perda por peça e comprimento equivalente

Próximo passo

Leve os resultados desta página para outra calculadora, com os campos já preenchidos.

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

Perda localizada: hK = ΣK · v² ÷ (2g); trecho reto (Darcy–Weisbach): hf = f · L ÷ D · v² ÷ (2g); ΔP = ρ · g · (hf + hK)
Crane TP-410: K = fT · (L/D), com fT de turbulência plena do tubo de aço; borboleta: L/D 45 (2" a 8"), 35 (10" a 14"), 25 (16" a 24")
3-K de Darby: K = K1 ÷ Re + Ki · (1 + Kd ÷ Dn^0,3), Dn = diâmetro nominal em polegadas
Redução (θ ≤ 45°): K1 = 0,8 sen(θ/2)(1 − β²); ampliação (θ ≤ 45°): K1 = 2,6 sen(θ/2)(1 − β²)²; acima de 45°: 0,5(1 − β²)√sen(θ/2) e (1 − β²)²; no tubo principal K = K1 ÷ β⁴
Kv → K: K = 200 · (3600 · A ÷ Kv)² = 0,00214 · d⁴ ÷ Kv² (d em mm); Cv = 1,156 · Kv; comprimento equivalente: Le = K · D ÷ f
Colebrook–White: 1 ÷ √f = −2 log10(ε ÷ (3,7 D) + 2,51 ÷ (Re √f)); laminar: f = 64 ÷ Re

Hipóteses e limites

  • Peças novas, totalmente abertas, com escoamento desenvolvido antes de cada uma; a interação entre peças muito próximas não é considerada.
  • Diâmetro interno de tubos de aço Sch 40 ou Sch 80 (ASME B36.10M); válvulas e conexões do mesmo diâmetro nominal do tubo.
  • O K constante do Crane vale para escoamento turbulento; em regime laminar ou de transição, use o 3-K. As retenções supõem velocidade suficiente para abrir totalmente o obturador.
  • Líquido incompressível e sem cavitação; para gases e vapor com queda de pressão acima de cerca de 10% da pressão absoluta, o cálculo precisa considerar a compressibilidade.

Normas e documentos técnicos

  • Crane Co., Technical Paper No. 410 (TP-410): Flow of Fluids Through Valves, Fittings and Pipe
  • Darby, R. Correlate pressure drops through fittings. Chemical Engineering, July 1999; Darby, R. Chemical Engineering Fluid Mechanics, 2nd ed., Marcel Dekker, 2001 (método 3-K)
  • Idelchik, I. E. Handbook of Hydraulic Resistance, 4th ed., Begell House
  • ISA-75.01.01 / IEC 60534-2-1: Flow equations for sizing control valves (Cv e Kv)
  • ASME B36.10M: Welded and Seamless Wrought Steel Pipe
  • Colebrook, C. F. (1939). Turbulent flow in pipes. J. Inst. Civil Eng.

Legislação e regulamentos no Brasil

  • ABNT NBR 5626: sistemas prediais de água fria e água quente — projeto, execução, operação e manutenção (perdas de carga em conexões)
  • NR-13: tubulações de vasos de pressão e caldeiras — inventário e inspeção
  • ABNT NBR 5590: tubos de aço carbono com ou sem solda longitudinal

Perguntas frequentes

O que é perda de carga localizada e quando ela importa?

É a energia que o líquido perde ao passar por válvulas, curvas, tês, reduções, entradas e saídas, somada à perda por atrito do trecho reto. Em linhas longas e retas ela pesa pouco, mas em casas de bombas, skids e linhas curtas com muitas peças pode passar da metade do total. No exemplo padrão, as peças respondem por 55% dos 97 kPa de perda.

Qual a diferença entre o K constante do Crane e o método 3-K?

O Crane TP-410 dá a cada peça um comprimento equivalente fixo (L/D), multiplicado pelo fator de atrito de turbulência plena do tubo: o K não muda com a vazão. O 3-K de Darby ajusta o K pelo número de Reynolds e pelo diâmetro, e é mais preciso em tubos muito pequenos ou muito grandes e com líquidos viscosos. Com água em tubos de 2" a 12" os dois ficam próximos: no exemplo, soma de K de 26,2 contra 26,1.

Como converter Kv ou Cv em coeficiente K?

Kv é a vazão de água em m³/h que passa com 1 bar de queda; Cv é a vazão em galões americanos por minuto com 1 psi; Cv = 1,156 × Kv. Com o diâmetro interno d em mm, K = 0,00214 × d⁴ ÷ Kv². No exemplo, a válvula de controle de Kv 120 num tubo de 4" (d = 102,3 mm) vale K ≈ 12, ou 2,5 m de perda a 60 m³/h.

O que é comprimento equivalente?

É o comprimento de tubo reto do mesmo diâmetro que perderia o mesmo que a peça: Le = K × D ÷ f. Uma válvula globo de 4" aberta equivale a cerca de 33 m de tubo; uma gaveta aberta, a menos de 1 m. No exemplo, todas as peças juntas equivalem a 148 m, mais que os 120 m de tubo reto.

De onde tiro os dados de entrada?

A vazão vem do projeto, de um medidor ou da curva da bomba no ponto de operação; o diâmetro e a espessura, do isométrico ou da especificação de tubulação; a quantidade de peças, de uma contagem no desenho ou em campo. Para válvulas de controle, filtros e medidores, use o Kv, o Cv ou a perda informada na folha de dados do fabricante.

Por que a perda cresce tanto quando a vazão aumenta?

Porque ela depende do quadrado da velocidade: 20% a mais de vazão dão cerca de 44% a mais de perda. No exemplo, a perda total sobe de 9,96 m para 14,3 m. Por isso uma folga exagerada na vazão de projeto leva a bombas maiores e mais caras de operar.

Quais são os limites desta calculadora?

Ela supõe líquido incompressível, peças novas e totalmente abertas e escoamento desenvolvido antes de cada peça; peças muito próximas perdem um pouco mais. Para vapor e gases com queda acima de cerca de 10% da pressão absoluta, é preciso um cálculo compressível. O resultado não inclui desnível nem pressão no destino: some-os na calculadora de dimensionamento de bomba.