Você pode se perguntar como os canos e mangueiras podem suportar a grande pressão da água que passa por eles. Muito disso se resume à compreensão da física por trás deles. Os engenheiros verificam esses padrões testando a resistência das mangueiras, e a Pressão Máxima de Trabalho Permitida (MAWP) é uma ferramenta fundamental para definir limites de segurança para uma mangueira.
Pressão Máxima de Trabalho Permitida (MAWP)
Você pode calcular oPressão Máxima de Trabalho Permitida (MAWP), a pressão máxima para uma mangueira, usando a fórmula
P = \ frac {2 × S_y × F_d × F_e × F_t × t} {d_o}
para valor MAWPPem psi, resistência ao escoamento (ou resistência à tração) do materialSy, fator de designFd, fator de junta longitudinalFe, fator de redução de temperaturaFte diâmetro interno do tubodo. Esses fatores levam em consideração as características dos próprios materiais, e você precisará pesquisá-los quanto aos materiais envolvidos no caso específico que está considerando.
Por exemplo, se você soubesse que o diâmetro interno de um vaso cilíndrico era de 200 polegadas, você poderia descobrir como usar uma liga de metal para criá-lo. Use um material de aço carbono com resistência ao escoamento de 64.000 psi e espessura de 1/2 polegada. O fator de projeto é 0,72, o fator da junta longitudinal é 1,00 e o fator de redução da temperatura é 1,00. Usando a fórmula, você pode calcular um MAWP como:
\ begin {alinhado} P & = \ frac {2 × 64.000 \; \ text {psi} × 0,72 × 1,00 × 1,00 × 0,5 \; \ text {in}} {200 \; \ text {in}} \\ & = 230,4 \; \ text {psi} \ end {alinhado}
Padrões MAWP
Como MAWP é definido pela Organização Internacional de Padronização, vasos de pressão geralmente têm parâmetros de projeto para suas várias características, como espessura da parede ou o raio interno da mangueira embarcações. Os engenheiros os verificam de perto para garantir que seus projetos possam suportar a pressão, temperatura, corrosão e tudo o mais que possa prejudicar seu desempenho. Testes que usam água pressurizada determinam a pressão do teste hidrostático para garantir que os vasos possam suportar as forças apropriadas de seu uso. Os fabricantes também podem usar outros testes.
Por exemplo, a empresa Penflex reduz seus cálculos MAWP em 20 por cento para contabilizar o calor envolvido que afeta a resistência ao escoamento de seus fios trançados durante o processo de soldagem. Eles até levam em consideração os fatores de ajuste que afetam o MAWP em altas temperaturas.
A Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos estabeleceu padrões para que os vasos atendam a 100 libras por polegada quadrada (100 psi) e tenham um volume suficiente para conter 10.000 galões de líquido. O exemplo acima de 230,4 psi MAWP atende à classificação de pressão de 100 psi exigida.
Fórmula de pressão de design alternativo
Você também pode testar a durabilidade de um navio usando a fórmula de Barlow,P = 2St / D, para pressãoP, tensão admissívelSem psi, espessura da paredet, e diâmetro externoDpara testar como a pressão interna de um tubo se compara à resistência do material. Ao usar esta fórmula, certifique-se deteDtêm as mesmas unidades para que ambos os lados da equação permaneçam equilibrados.
Você pode usar a fórmula de Barlow para calcular a pressão interna, a pressão final de ruptura, a pressão operacional máxima permitida (MAOP) e a pressão hidrostática do moinho. Você calcula a pressão interna usando a resistência ao escoamento para o estresse permitidoSe calcular a pressão resultante. Da mesma forma, você pode calcular a pressão de ruptura final usando a força de escoamento máxima paraS.
Use a Força de Rendimento Mínima Especificada (SMYS) paraS, ou a força associada a uma determinada especificação, para determinar o MAOP. A pressão hidrostática do moinho usa a fração da tensão de escoamento especificada, a tensão na qual uma quantidade específica de deformação plástica é produzida, paraS. Este limite de escoamento especificado é geralmente 60% do limite de escoamento máximo.