Le calculateur de portée admissible des canalisations est un outil indispensable pour les ingénieurs et les techniciens chargés de la construction et de la maintenance des systèmes de canalisations. Ce calculateur aide à déterminer la distance maximale entre les supports de tuyaux, garantissant ainsi de construction l'intégrité et la sécurité tout en minimisant les coûts et l'utilisation de matériaux. Cela est particulièrement crucial dans les industries où les canalisations transportent des fluides sous différentes températures et pressions, nécessitant des calculs précis pour éviter l'affaissement, les vibrations et les défaillances potentielles.
Formule du calculateur de portée de tuyau autorisée
La formule permettant de calculer la portée autorisée pour un tuyau, en tenant compte de facteurs tels que le matériau, le diamètre et le poids du tuyau (y compris le fluide qu'il transporte), est la suivante :
Où? :
- L est la portée autorisée.
- π est Pi (environ 3.14159).
- E est le module d'élasticité du matériau du tuyau.
- Je suis le moment d'inertie de la section transversale du tuyau.
- w est le poids du tuyau par unité longueur, y compris le fluide qu'il transporte.
- g est la constante gravitationnelle (9.81 m/s²).
Étapes de calcul détaillées :
- Déterminer le module d'élasticité (E) :
- E est une propriété matérielle et peut être trouvée dans les tableaux de propriétés matérielles pour le matériau spécifique du tuyau.
- Calculer le moment d'inertie (I) :
- Pour un tuyau cylindrique, I = π * (D_o^4 - D_i^4) / 64
- D_o est le diamètre extérieur du tuyau.
- D_i est le diamètre intérieur du tuyau.
- Calculez le poids par unité de longueur (w) :
- w = ρ_p * A_p + ρ_f * A_f
- ρ_p est la densité du matériau du tuyau.
- A_p est la section transversale du matériau du tuyau.
- ρ_f est la densité du fluide à l'intérieur du tuyau.
- A_f est la section transversale du fluide.
- Remplacez les valeurs dans la formule :
- L = (π * E * I / (w * g))^(1/4)
Tableau des propriétés des matériaux des tuyaux
Ce tableau permet aux ingénieurs d'accéder rapidement aux valeurs et propriétés communes nécessaires aux calculs :
| Matières | Module d'élasticité (E) | Densité du matériau (ρ_p) | Utilisation typique |
|---|---|---|---|
| Acier | 200 GPa | 7850 kg / m³ | Systèmes à haute pression |
| PVC | 3 GPa | 1380 kg / m³ | Systèmes d'eau et d'égouts domestiques |
| Aluminium | 69 GPa | 2700 kg / m³ | Applications structurelles légères |
Exemple de calculateur de portée de tuyau autorisée
Considérons un tuyau en acier avec un diamètre extérieur de 120 mm et un diamètre intérieur de 100 mm, transportant de l'eau. densité de l'eau est d'environ 1000 7850 kg/m³. Supposons que la masse volumique du matériau du tuyau soit de XNUMX XNUMX kg/m³.
Moment d'inertie (I): I = π * (0.12^4 - 0.10^4) / 64 ≈ 2.25 * 10^-6 m^4
Poids par unité de longueur (w): w = 7850 * (Surface d'acier) + 1000 * (Surface d'eau)
Portée admissible (L): L = (π * 200 * 10^9 * 2.25 * 10^-6 / (w * 9.81))^(1/4)
Ce calcul déterminerait la portée maximale entre les supports pour garantir la sécurité et la fonctionnalité.
FAQ les plus courantes
Différents matériaux ont des modules d'élasticité et des densités variables, qui influencent la résistance et le poids du tuyau, ayant un impact direct sur la portée autorisée.
Le poids du fluide contribue à la charge globale exercée sur le tuyau, affectant sa portée en augmentant la force gravitationnelle à laquelle il doit résister.
Oui, des facteurs tels que la température et les pressions externes peuvent affecter les propriétés des matériaux et doivent être pris en compte dans les calculs de conception pour garantir la sécurité et les performances à long terme.