A tensão circular é o número mais importante no projeto de vasos de pressão - é a tensão com maior probabilidade de causar a falha de um cilindro de parede fina. Esta calculadora calcula a tensão circular e longitudinal a partir da pressão, raio e espessura da parede e, em vez disso, pode resolver a espessura ou a pressão.

Como funciona o estresse do aro

Quando um fluido ou gás empurra para fora contra o interior de um recipiente cilíndrico, a parede resiste em duas direções ao mesmo tempo: circunferencialmente (tensão circular, sigma_h = Pr/t) e ao longo do comprimento do recipiente (tensão longitudinal, sigma_l = Pr/2t). Como a tensão circular é sempre exatamente o dobro da tensão longitudinal para a mesma pressão, raio e espessura, é o valor que os engenheiros verificam primeiro ao dimensionar uma parede ou verificar uma margem de segurança. Ambas as fórmulas assumem um cilindro de parede fina com pressão aplicada uniformemente e sem cargas externas, como flexão ou fadiga.

Entradas e o que elas significam

Pressão interna (P) é a pressão manométrica do conteúdo, em megapascais. O raio (r) é o raio interno do cilindro em milímetros - usar o raio externo introduz uma pequena, mas previsível superestimativa de tensão. A espessura da parede (t) deve ser estritamente superior a zero; a calculadora bloqueia uma entrada t = 0 em vez de dividir por zero. Como a fórmula é uma proporção simples, duplicar a pressão ou o raio duplica a tensão, enquanto duplicar a espessura a reduz pela metade.

Limites e casos extremos

Essas fórmulas são válidas apenas para paredes finas, geralmente t menor que r/10; cilindros mais grossos precisam das equações de parede espessa de Lame, que esta calculadora não calcula, e uma nota de aviso aparece quando a proporção é excedida. A calculadora também não leva em consideração concentrações de tensão em bicos, soldas ou tampas de extremidade, tolerâncias à corrosão, efeitos de temperatura ou fadiga de ciclos de pressão repetidos – todos os quais uma revisão completa do projeto mecânico deve incluir antes de finalizar a espessura da parede.