PCC-2465 - Sistemas Prediais I 1
PCCPCC--2465 2465 SISTEMAS PREDIAIS ISISTEMAS PREDIAIS I
Sistemas Prediaisde Suprimento de Água Fria -Dimensionamento
PCC-2465 - Sistemas Prediais I 2
Sistema Predial de Água FriaSistema Predial de Água Fria
Ramal predial
Cavalete / hidrômetro
Alimentador predial
RIEstação elevatória
Tubulação de recalque
RS
Barrilete
Coluna de distribuição
Ramal
Sub-ramal
PCC-2465 - Sistemas Prediais I 3
Dimensionamento dos Componentes do Dimensionamento dos Componentes do Sistema Predial de Água FriaSistema Predial de Água Fria
EdifícioEdifício Consumo (l/dia)Consumo (l/dia)alojamento provisórioapartamentoasilo, orfanatocinema e teatroed. público, com.l ou c/escrit.escola - externatoescola - internatoescola - semi-internatogaragemhospitalhotel (s/ coz. e s/ lav.)jardimlavanderiamercadoquartelresidência popular ou ruralresidênciarestaurante e similares
80 “per capita”200 “per capita”150 “per capita”2 por lugar50 “per capita”50 “per capita”150 “per capita” 100 “per capita” 50 por automóvel250 por leito120 por hóspede1,5 por m2 de área30 por kg de roupa seca5 por m2 de área150 “per capita”120 “per capita”150 “per capita” 25 por refeição
Estimativa do Consumo Diário de ÁguaEstimativa do Consumo Diário de Água
CD = C * P
onde:CD é o consumo diário total (l/dia);
C é o consumo diário “per capita” (l/dia);
P é a população do edifício (pessoas).
EdifícioEdifício População (P)População (P)escritóriolojahotelhospitalapart./resid
1 pessoa/9m2
1 pessoa/3m2
1 pessoa/15m2
1 pessoa/15m2
p=2 NDS + NDF
ou 5 pessoas/unidade
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Dimensionamento do Sistema de Dimensionamento do Sistema de Abastecimento de ÁguaAbastecimento de Água
Ramal Predial e MediçãoRamal Predial e Medição
Tabela - Dimensionamento do ramal predial e medição. fonte: SABESP
Consumo Consumo provávelprovável
(m(m33/dia) até/dia) atéDiâmetro Diâmetro externoexterno(mm)(mm)
16
3050100
3001100180040006500
20
203232505075100130200
MaterialMaterial
PEAD
PEADPEADPEADFoFoFoFoFoFoFoFoFoFoFoFo
5811163050
300
1100180040006500
Consumo Consumo provávelprovável
(m(m33/dia) até/dia) até
Vazão Vazão caracteristcaracterist..(m3/dia) até(m3/dia) até
Diâmetro Diâmetro (mm)(mm)
357102030
191925253850
50
75100150200
FoGo(PVC)FoGoFoGo
FoGo
FoGoFoFoFoFoFoFo
0,85x0,65x0,30
0,85x0,65x0,302,00x0,90x0,40
2,00x0,90x0,40
2,30x1,10x0,503,00x1,25x0,803,20x1,50x0,803,20x1,50x0,80
MaterialMaterial
AbrigoAbrigo
DimensõesDimensõesInternas (m)Internas (m)
Ramal PredialRamal Predial HidrômetroHidrômetro CavaleteCavalete
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Alimentador PredialAlimentador Predial
A vazão a ser considerada para o dimensionamento do alimentador predial é obtida a partir do consumo diário:
onde:QAP é a vazão mínima a ser considerada no alimentador predial (l/s)CD é o consumo diário (l/dia).
O diâmetro do alimentador predial é dado, por sua vez, por:
onde:DAP é o diâmetro do alimentador predial, m;VAP é a velocidade no alimentador predial (0,6 < VAP ≤ 1,0m/s).
A tabela apresenta os diâmetros de alimentador predial em função da velocidade e do consumo diário.
)(400.86 sCQ D
AP≥
AP
AP
AP VQD..4
π≥
Velocidade(m/s)0,61,0
20
16,327,1
25
25,442,4
32
41,769,5
40
65,1108,6
50
101,8169,6
60
146,6244,3
75
229,0381,7
85
294,1490,3
110
492,6821,1
150
916,11526,8
Diâmetro Nominal (mm)
Consumo Diário (m3)
Dimensionamento do Sistema de Dimensionamento do Sistema de Abastecimento de ÁguaAbastecimento de Água
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onde:VRI é o volume do reservatório inferior;VRS é o volume do reservatório superior;ND é o número de dias onde ocorre falta de água;VCIS é o volume para combate a incêndio com sprinklers;VCIH é o volume para combate a incêndio com hidrantes;VAC é o volume necessário para o sistema de ar condicionado.
)(4,0
)(6,0
ACCIHDRS
ACCISDDDRI
VVCV
VVCNCV
++=
+++=
Dimensionamento do Sistema de Dimensionamento do Sistema de ReservaçãoReservação
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Dimensionamento do Sistema de Dimensionamento do Sistema de RecalqueRecalque
onde:Drec é o diâmetro da tubulação de recalque (m);Qrec é a vazão de recalque (m3/s);
43,1 XQDrecrec
=
O diâmetro da tubulação de recalque pode ser determinado a partir da Fórmula de Forchheimer:
sendo:NF o número de horas de funcionamento da bomba no período de 24 horas;X a relação entre o número de horas de funcionamento da bomba e o número dehoras do dia, ou seja:
F
Drec N
CQ =A vazão de recalque é dada por:
24F
NX =
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Assim, podemos determinar Drec em função do consumo diário (CD) e de NF, cujos valores são apresentados na tabela.
Diâmetro de nominal (mm)
2,53456
20
6,67,28,39,310,2
25
10,311,313,014,515,9
32
16,918,521,323,826,1
40
26,428,933,337,340,9
50
41,245,152,158,363,9
60
59,465,075,184,092,0
consumo diário (m3/dia)
Nº de horas de funcionamento
da bomba
Adota-se para a tubulação de sucção um diâmetro igual ou imediatamentesuperior ao da tubulação de recalque.
RECSUCDD ≥
Dimensionamento do Sistema de Dimensionamento do Sistema de RecalqueRecalque
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HREC
HSUC
LREC
LSUC
Dimensionamento do Conjunto Dimensionamento do Conjunto MotorMotor--BombaBomba
A escolha do conjunto motor-bomba passa pela determinação da vazão de recalque, Qrec, e da altura manométrica total da instalação.
PCC-2465 - Sistemas Prediais I 10
Dimensionamento do Conjunto Dimensionamento do Conjunto MotorMotor--BombaBomba
• Determinação da altura manométrica total da instalação
SUC
MAN
REC
MANMANHHH +=
A altura manométrica total é dada por:
Para a determinação da altura manométrica do recalque tem-se:
RECREC
REC
MANHHH ∆+=
onde:HMAN é a altura manométrica do recalque (mca);HMAN é a altura manométrica da sucção (mca).
REC
SUC
onde:HREC é a diferença de cotas entre o nível médio da bomba e o ponto
mais alto a ser atingido;∆HREC é a perda de carga no recalque.
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Para a altura manométrica de sucção, caso o nível do reservatório inferior esteja acima do nível médio da bomba, diz-se que a bomba está “afogada”,e a expressão a ser utilizada é a seguinte:
SUCSUC
SUC
MANHHH ∆−=
Por outro lado, se a bomba não estiver afogada, a altura manométrica de sucção é dada por:
onde:HSUC é a diferença de cotas entre o nível médio da bomba e a tomada
de sucção; ∆ HSUC é a perda de carga na sucção.
SUCSUC
SUC
MANHHH ∆+=
Dimensionamento do Conjunto Dimensionamento do Conjunto MotorMotor--BombaBomba
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Dimensionamento Dimensionamento do Conjunto do Conjunto
MotorMotor--BombaBomba
Q
H
Q
H
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Sistema de DistribuiçãoSistema de Distribuição
VazãoVazão
•• Supor o funcionamento simultâneo de Supor o funcionamento simultâneo de todos os pontos que compõem o todos os pontos que compõem o sistemasistema (vazão máxima de projeto), o (vazão máxima de projeto), o que se constitui, na maioria dos casos, que se constitui, na maioria dos casos, numa abordagem inadequada, uma vez numa abordagem inadequada, uma vez que a probabilidade de que isto ocorra é que a probabilidade de que isto ocorra é bastante reduzida, conduzindo a bastante reduzida, conduzindo a sistemas antisistemas anti--econômicos.econômicos.
•• Incorporar à vazão máxima de projeto, Incorporar à vazão máxima de projeto, fatores que representem a fatores que representem a probabilidade de ocorrência de uso probabilidade de ocorrência de uso simultâneo de diferentes pontos do simultâneo de diferentes pontos do sistema (vazão máxima provável).sistema (vazão máxima provável).
AF
AF
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Sistema de DistribuiçãoSistema de DistribuiçãoVazão (cont.)Vazão (cont.)
•• métodos empíricos;métodos empíricos;
•• métodos probabilísticosmétodos probabilísticos
∑=iirPT
pnqQonde:qr é a vazão de referência (l/s);ni é o número de aparelhos sanitários do tipo ï”,sendo:
onde:qi é a vazão unitária do aparelho do tipo “i”
Pela NBR 5626/98, a vazão de referência, qr é igual a 0,3 l/s.
e
2
=
r
ii q
qp
∑=iiPT
pnQ 3,02
3,0
=
ii
Qp
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Sistema de DistribuiçãoSistema de Distribuição
Vazão (cont.)Vazão (cont.)
Vazões unitárias dos pontos de utilização (NBR 5626/98)
Bacia sanitária
BanheiraBebedouroBidêChuveiro ou duchaChuveiro elétricoLavadora de pratos ou de roupasLavatórioMictório com sifão integradoCerâmico sem sifão integradoMictório tipo calhaPia
TanqueTorn. jardim ou de lav. em geral
Caixa de descargaVálvula de descargaMisturador (água fria)Registro de pressãoMisturador (água fria)Misturador (água fria) Registro de pressãoRegistro de PressãoTorneira ou misturador (água fria)Válvula de descargaCx, válv. de desc.ou reg.de pressãoCaixa de descarga ou reg.de pressão Torneira ou misturador (água fria)Torneira elétricaTorneiraTorneira
0,151,700,300,100,100,200,100,300,150,500,150,15 p/ m de calha
0,250,100,250,20
Aparelho Sanitário Peça de utilizaçãoVazão
l/s
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Sistema de DistribuiçãoSistema de DistribuiçãoVazão (cont.)Vazão (cont.)
Pesos atribuídos aos pontos de utilização (NBR 5626/98)
Bacia sanitária
BanheiraBebedouroBidêChuveiro ou duchaChuveiro elétricoLavadora de pratos ou de roupasLavatórioMictório com sifão integradoCerâmico sem sifão integradoMictório tipo calhaPia
TanqueTorn. jardim ou de lav. em geral
Caixa de descargaVálvula de descargaMisturador (água fria)Registro de pressãoMisturador (água fria)Misturador (água fria) Registro de pressãoRegistro de PressãoTorneira ou misturador (água fria)Válvula de descargaCx, válv. de desc.ou reg.de pressãoCaixa de descarga ou reg.de pressão Torneira ou misturador (água fria)Torneira elétricaTorneiraTorneira
0,3321,00,10,10,40,11,00,32,80,30,30,70,10,70,4
Aparelho Sanitário Peça de utilizaçãoPeso
relativo
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Sistema de DistribuiçãoSistema de Distribuição
Vazão (cont.)Vazão (cont.)
Para o caso dos ramais, a determinação da vazão de projeto pode se feita, assim como nas colunas e barriletes, através de duas formas:
• a soma das vazões de todos os aparelhos ligados ao ramal soma das vazões de todos os aparelhos ligados ao ramal (vazão máxima possível);(vazão máxima possível);
•• incorporação de fatores de simultaneidade à vazão máxima incorporação de fatores de simultaneidade à vazão máxima possível, obtendopossível, obtendo--se a vazão máxima provável, ou então, se a vazão máxima provável, ou então, simplesmente soma das vazões dos aparelhos ligados ao simplesmente soma das vazões dos aparelhos ligados ao ramal e queramal e que se julga estarem em funcionamento simultâneo.
PCC-2465 - Sistemas Prediais I 18
Sistema de DistribuiçãoSistema de Distribuição
VelocidadeVelocidade
A velocidade do escoamento é limitada em função do ruído, da A velocidade do escoamento é limitada em função do ruído, da possibilidade de corrosão e também para controlar o golpe de possibilidade de corrosão e também para controlar o golpe de aríete.aríete.
A NBR 5626 recomenda que a velocidade da água, em qualquer A NBR 5626 recomenda que a velocidade da água, em qualquer trecho da tubulação, não atinja valores superiores a 3 m/s.trecho da tubulação, não atinja valores superiores a 3 m/s.
onde:onde:VVMAXMAX é a velocidade máxima na tubulação.é a velocidade máxima na tubulação.
smVMAX /0,3=
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Sistema de DistribuiçãoSistema de Distribuição
PressãoPressão
A NBR 5626 (1998) recomenda os seguintes valores máximos e mínimos para a pressão em qualquer ponto da rede:
•• PRESSÃO ESTÁTICA MÁXIMA: 400 PRESSÃO ESTÁTICA MÁXIMA: 400 kPakPa (40 (40 mcamca))
•• PRESSÃO DINÂMICA MÍNIMA: 5 PRESSÃO DINÂMICA MÍNIMA: 5 kPakPa (0,5 (0,5 mcamca))
Observa-se, também, que a pressão dinâmica nos pontos de utilização, em qualquer caso, não deve ser inferior a 10 kPa, exceto para o ponto da caixa de descarga, que poderá atingir até um mínimo de 5 kPa, e do ponto de vista de válvula de descarga para bacia sanitária onde a pressão não deve ser inferior a 15 kPa.Ainda, as sobrepressões devidas a transientes hidráulicos como, por exemplo, o provocado pelo fechamento da válvula de descarga, sãoadmitidas, desde que não superem o valor de 200 kPa.
PCC-2465 - Sistemas Prediais I 20
isto é:
ou
onde:QP é a vazão de projeto (m3/s);AMIN é a área mínima da seção transversal do tubo (m2);VMÄX é limite superior admitido para a velocidade média;DMIN é o diâmetro interno mínimo (m).
Sistema de DistribuiçãoSistema de Distribuição
PréPré--dimensionamentodimensionamento
MÁXMINPVAQ *=
MÁX
P
MIN VQA =
MÁX
P
MIN VQD
π
4=
2025324050607585110
3,003,003,003,003,003,003,003,003,00
5133795231501121320145643
0,681,101,822,924,566,7210,4513,4722,54
Diâmetronominal
VMÁX(m/s) ΣΣΣΣ PMÁX
QMÁX(l/s)
Velocidades e vazões máximas (PVC soldável).(Cálculo realizado para diâmetro interno).
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Sistema de DistribuiçãoSistema de DistribuiçãoPréPré--dimensionamento dimensionamento (cont.)(cont.)
* Quando a pressão estática de alimentação foi inferior a 30 kPa (3 mca), recomenda-se instalar a válvula de descarga em sub-ramal, com diâmetro de referência 1 1/2 (50 mm).
Aquecedor:•Alta pressão•Baixa pressãoBanheiraBebedouroBidêCaixa de descargaChuveiroFiltro de pressãoLavatórioLavadora de pratos ou de roupasPia de cozinhaTanque para lavar roupasVálvula de descarga
Ponto de utilização para
1/23/41/21/21/21/21/21/21/23/41/23/4
1 1/4*
DiâmetroRef. (pol)
20252020202020202025202540
DiâmetroRef. (mm)
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Fórmulas de Fair Whipple-Hsiao
As fórmulas de Fair Whipple-Hsiao, recomendadas para tubulações de pequeno diâmetro, variando entre 15mm e 50mm, são dadas por:
• para tubo de aço galvanizado, água a 20ºC
ouSendo Q em m3/s e J em m/m e D em metros.
• para tubo de cobre / PVC, água a 20ºC
ou
Sendo Q em m3/s e J em m/m e D em metros.
• para tubo de cobre, água quente
ou
Sendo Q em m3/s e J em m/m e D em metros
Sistema de DistribuiçãoSistema de DistribuiçãoPerda de CargaPerda de Carga
595,2532,0113,27 DJQ =88.4
88.1
002021.0DQJ =
714,2571,0934,55 DJQ =75.4
75.1
00085,0DQJ =
714,2571,0281,63 DJQ = 75.4
75.1
0007,0DQJ =
PCC-2465 - Sistemas Prediais I 23
15
20
25
32
40
50
60
75
100
125
150
1,1
1,2
1,5
2,0
3,2
3,4
3,7
3,9
4,3
4,9
5,4
0,4
0,5
0,7
1,0
1,3
1,5
1,7
1,8
1,9
2,4
2,6
0,4
0,5
0,6
0,7
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,9
2,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
0,7
0,8
0,9
1,5
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
3,3
3,8
2,3
2,4
3,1
4,6
7,3
7,6
7,8
8,0
8,3
10,0
11,1
2,3
2,4
3,1
4,6
7,3
7,6
7,8
8,0
8,3
10,0
11,1
0,3
0,4
0,5
0,6
1,0
1,5
1,6
2,0
2,2
2,5
2,8
(1/2)
(3/4)
(1)
(1 14)
(1 1/2)
(2)
(2 1/2)
(3)
(4)
(5)
(6)
Joelho90º
Joelho45º
Curva45º
Curva90º
Tê 90ºpass. direta
Tê 90ºsaída de lado
EntradaNormal
Tê 90ºsaída bilateralDn
mmRef.pol
Diâmetro nominal
Comprimentos equivalentes em metros de canalização Comprimentos equivalentes em metros de canalização de PVC rígido ou cobrede PVC rígido ou cobre
eREALVIRTUALLLL Σ+=
Sistema de DistribuiçãoSistema de DistribuiçãoPerda de CargaPerda de Carga
PCC-2465 - Sistemas Prediais I 24
0,9
1,0
1,2
1,8
2,3
2,8
3,3
3,7
4,0
5,0
5,6
0,8
0,9
1,3
1,4
3,2
3,3
3,5
3,7
3,9
4,9
5,5
8,1
9,5
13,3
15,5
18,3
23,7
25,0
26,8
28,6
37,4
43,4
2,5
2,7
3,8
4,9
6,8
7,1
8,2
9,3
10,4
12,5
13,9
3,6
4,1
5,8
7,4
9,1
10,8
12,5
14,2
16,0
19,2
21,4
11,1
11,4
15,0
22,0
35,8
37,0
38,0
40,0
42,3
50,9
56,7
0,1
0,2
0,3
0,4
0,7
0,8
0,9
0,9
1,0
1,1
1,2
5,9
6,1
8,4
10,5
17,0
18,5
19,0
20,0
22,1
26,2
28,9
Dnmm
Ref.pol
Entrada de borda
Saída de Canaliz.
tipo leve
Válvula de pé e crivo tipo
pesado
Reg. globo aberto
Reg. ângulo aberto
Reg. gaveta aberto
15
20
25
32
40
50
60
75
100
125
150
(1/2)
(3/4)
(1)
(1 14)
(1 1/2)
(2)
(2 1/2)
(3)
(4)
(5)
(6)
válvula de retençãoDiâmetro nominal
Comprimentos equivalentes em metros de canalização Comprimentos equivalentes em metros de canalização de PVC rígido ou cobrede PVC rígido ou cobre
eREALVIRTUALLLL Σ+=
Sistema de DistribuiçãoSistema de Distribuição
Perda de CargaPerda de Carga
PCC-2465 - Sistemas Prediais I 25
Na seqüência, passa-se à verificação das pressões mínimas necessárias ao longo do sistema predial de água fria, em especial àquelas referentes aos pontos de utilização. Evidentemente, a geometria da instalação determina a(s) configuração (ões) crítica(s) a ser(em) verificada(s).
A pressão dinâmica disponível a jusante em um trecho qualquer é obtida através da seguinte expressão:
onde:PJUSANTE é a pressão dinâmica disponível a jusante do trecho considerado;PMONTANTE é a pressão dinâmica disponível a montante do trecho considerado;
Desnível é a diferença de cotas geométricas dos pontos que definem o trecho:
⇓⇓⇓⇓ Desnível positivo
⇑⇑⇑⇑ Desnível negativo
cargadePerdaDesnível −±=MONTANTEJUSANTEPP
Verificação das pressões mínimas necessáriasVerificação das pressões mínimas necessárias
Sistema de DistribuiçãoSistema de Distribuição
PCC-2465 - Sistemas Prediais I 26
•• 5 5 KPaKPa (0,5 (0,5 mcamca)) -- em qualquer ponto do sistema do sistema de distribuição;em qualquer ponto do sistema do sistema de distribuição;
•• PPDMiDMi -- pressão dinâmica mínima do aparelho pressão dinâmica mínima do aparelho ii..
BS Lv Ch
R (3)
(1) (2)
A
(4) (5)
B
≈
≈
• PDA = HR-A - (∆∆∆∆H(1) + ∆∆∆∆H(2)) ≥≥≥≥ 5 KPa (0,5 mca)
onde: HR-A - desnível entre o reservatório e o ponto A;∆H(1), ∆H(2) - perdas de carga nos trechos (1) e (2);∆H(i) - depende de Qi, Di, Lti.
• PDB = HR-B - (∆∆∆∆H(1) +... +∆∆∆∆H(5)) ≥≥≥≥ 10 KPa (1 mca)
No caso em que as desigualdades não se verificarem, tem-se:
• aumentar o diâmetro dos trechos mais solicitados;• alterar o nível do reservatório;
e reiniciar a verificação das pressões mínimas.
Verificação das pressões mínimas necessáriasVerificação das pressões mínimas necessárias
Sistema de DistribuiçãoSistema de Distribuição
PCC-2465 - Sistemas Prediais I 27
Materiais e componentes do sistema Materiais e componentes do sistema predial de água friapredial de água fria
D REF
(pol)
1/2
3/4
1
1 14
1 1/2
2
2 1/2
3
4
DN
(mm)
20
25
32
40
50
60
75
85
110
DE
(mm)
20
25
32
40
50
60
75
85
110
DI
(mm)
17,0
21,6
27,8
35,2
44,0
53,4
66,6
75,6
97,8
e
(mm)
1,5
1,8
2,1
2,4
3,0
3,5
4,2
4,7
6,1
Tubos de PVC rígido -linha soldável
D REF - diâmetro de referênciaDE - diâmetro externoDN - diâmetro nominalDI - diâmetro internoe - espessura da parede do tubo
D REF
(pol)
1/2
3/4
1
1 14
1 1/2
2
2 1/2
3
4
DN
(mm)
15
22
28
35
42
54
66
79
104
DE
(mm)
15,0
22,0
28,0
35,0
42,0
54,0
66,7
79,4
104,8
DI
(mm)
14,0
20,8
26,8
33,6
40,4
52,2
64,3
77,0
102,4
e
(mm)
0,5
0,6
0,6
0,7
0,8
0,9
1,2
1,2
1,2
Tubos de cobre -Classe E
D REF - diâmetro de referênciaDE - diâmetro externoDN - diâmetro nominalDI - diâmetro internoe - espessura da parede do tubo
REF
(pol)
1/2
3/4
1
1 14
1 1/2
2
2 1/2
3
4
5
DN
(mm)
21
27
33
42
48
60
76
89
114
141
DE
(mm)
21,0
26,5
33,3
42,0
47,9
59,7
75,3
88,0
113,1
138,5
DI
(mm)
15,7
21,2
26,6
35,3
41,2
52,2
67,8
79,5
104,1
128,5
e
(mm)
2,65
2,65
3,35
3,35
3,35
3,75
3,75
4,25
4,5
5,00
Tubos de aço carbono-Classe média
D REF - diâmetro de referênciaDE - diâmetro externoDN - diâmetro nominalDI - diâmetro internoe - espessura da parede do tubo
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