Kalkulator težine cijevi

Kalkulator težine cijevi izračunava koliko je cijev teška na temelju njezine duljine, promjera, debljine stijenke i materijala. Koriste ga inženjeri, izvođači radova i proizvođači kako bi planirali narudžbe materijala, odabrali dizalice i opremu za podizanje te projektirali nosače za cjevovodne sustave.

Kalkulator prihvaća ili debljinu stijenke ili unutarnji promjer, radi u metričkim (milimetri, kilogrami) ili imperijalnim (inči, funte) jedinicama, te obuhvaća sedam uobičajenih materijala za cijevi: ugljični čelik, nehrđajući čelik, aluminij, bakar, PVC, HDPE i lijevano željezo.

Formula za težinu cijevi

Cijev je šuplji valjak. Njezina težina jednaka je volumenu materijala u stijenci cijevi pomnoženom s gustoćom tog materijala. Volumen stijenke jednak je volumenu vanjskog valjka umanjenom za volumen šupljeg prostora unutar njega.

$W = \frac{\pi \times (D_o^2 - D_i^2) \times L \times \rho}{4}$

Gdje je:

• $W$ = težina cijevi
• $D_o$ = vanjski promjer
• $D_i$ = unutarnji promjer
• $L$ = duljina cijevi
• $\rho$ = gustoća materijala
• $\pi$ ≈ 3,14159

Ako je poznata debljina stijenke umjesto unutarnjeg promjera, prvo pronađite unutarnji promjer:

$D_i = D_o - 2t$

Ovdje je $t$ debljina stijenke. Udvostručuje se jer se debljina stijenke primjenjuje na obje strane cijevi.

Sve duljine moraju biti u istoj jedinici prije primjene formule. Kalkulator pretvara milimetre u metre dijeljenjem s 1.000, a inče u metre množenjem s 0,0254. Rezultat se dobiva u kilogramima. Za funte podijelite s 0,45359237, jer je jedna funta točno 0,45359237 kilograma.

Gustoće materijala

Čelična cijev teži oko 5,6 puta više od PVC cijevi istih dimenzija. Aluminijska cijev teži otprilike trećinu težine ekvivalentne čelične cijevi.

Kako izračunati težinu cijevi

1. Odaberite sustav mjernih jedinica: metrički (mm, kg) ili imperijalni (in, lbs).
2. Odaberite metodu unosa: vanjski promjer s debljinom stijenke, ili vanjski promjer s unutarnjim promjerom.
3. Unesite vrijednosti duljine i promjera cijevi.
4. Odaberite materijal cijevi.
5. Pročitajte težinu koju prikazuje kalkulator.

Debljina stijenke mora biti manja od polovice vanjskog promjera, a unutarnji promjer mora biti manji od vanjskog promjera. I duljina i promjer moraju biti veći od nule.

Riješeni primjer

Pronađite težinu cijevi od ugljičnog čelika duljine 6 metara, s vanjskim promjerom 114,3 mm i debljinom stijenke 6,02 mm.

Korak 1: Pronađite unutarnji promjer.

$D_i = 114,3 - (2 \times 6,02) = 102,26 \text{ mm}$

Korak 2: Pretvorite u metre i pronađite polumjere.

Vanjski promjer = 0,1143 m, pa je vanjski polumjer = 0,05715 m. Unutarnji promjer = 0,10226 m, pa je unutarnji polumjer = 0,05113 m.

Korak 3: Pronađite površinu poprečnog presjeka stijenke.

$A = \pi \times (0,05715^2 - 0,05113^2) = \pi \times 0,00065185 = 0,0020478 \text{ m}^2$

Korak 4: Pronađite volumen.

$V = 0,0020478 \times 6 = 0,012287 \text{ m}^3$

Korak 5: Pomnožite s gustoćom ugljičnog čelika (7.850 kg/m³).

$W = 0,012287 \times 7{,}850 \approx 96,5 \text{ kg}$

Ova 6-metarska duljina cijevi teži oko 96,5 kg. To iznosi otprilike 16,1 kg po metru, blizu objavljene težine za čeličnu cijev 4 inča, Schedule 40.

Zašto je težina cijevi važna

Poznavanje težine cijevi unaprijed utječe na nekoliko dijelova projekta:

• Konstrukcijski nosači. Teža cijev zahtijeva nosače raspoređene bliže jedan drugome ili izgrađene tako da nose veće opterećenje.
• Podizanje i prijevoz. Kapacitet dizalice i opreme za podizanje, kao i ograničenja težine kamiona, ovise o stvarnoj težini koja se premješta.
• Procjena troškova. Mnogi se proizvodi od cijevi naplaćuju po težini, pa su točni podaci važni za proračune i ponude.
• Podmorski i offshore cjevovodi. Težina određuje treba li cjevovodu dodatni balast da ostane na morskom dnu, ili pluta bez njega.

Izračunata težina pretpostavlja točne dimenzije. Prava cijev malo varira zbog proizvodnih tolerancija, obično unutar nekoliko postotaka nazivne veličine, pa se stvarna težina može malo razlikovati od izračunate vrijednosti.

Često postavljana pitanja

Koliko je točan kalkulator težine cijevi? Točan je onoliko koliko su točne unesene dimenzije i gustoća. Proizvodne tolerancije znače da se težina prave cijevi može razlikovati od izračunate vrijednosti za mali iznos, obično unutar oko 2–3%.

Daje li nazivna veličina cijevi isti rezultat kao stvarne dimenzije? Ne. Nazivna veličina cijevi (NPS) je oznaka, a ne mjera — za veličine manje od 14 inča ne odgovara stvarnom vanjskom promjeru. Uvijek koristite stvarni vanjski promjer i ili stvarni unutarnji promjer ili debljinu stijenke, a ne nazivnu veličinu.

Kako raspored (schedule) cijevi utječe na težinu? Broj rasporeda opisuje debljinu stijenke. Veći raspored (na primjer, Schedule 80 umjesto Schedule 40) znači deblju stijenku i manji unutarnji promjer pri istom vanjskom promjeru, pa cijev teži više.

Uključuje li izračunata težina fitinge ili premaze? Ne. Obuhvaća samo običnu, ravnu duljinu cijevi. Fitinzi, prirubnice, ventili, izolacija i premazi moraju se izmjeriti ili procijeniti zasebno i dodati ukupnoj težini.

Mogu li koristiti ovu formulu za materijale koji nisu navedeni? Da. Koristite istu formulu s gustoćom tog materijala u kg/m³ umjesto jedne od navedenih gustoća.

Kako pretvoriti rezultat između kilograma i funti? Jedna funta iznosi točno 0,45359237 kilograma. Podijelite kilograme s 0,45359237 da dobijete funte, ili pomnožite funte s 0,45359237 da dobijete kilograme. To je točna pretvorba koju koristi kalkulator.

Standardi za dimenzije i težinu cijevi

Nekoliko standarda objavljuje referentne dimenzije i težine za uobičajene veličine cijevi: ASME B36.10M za cijevi od ugljičnog čelika, ASME B36.19M za cijevi od nehrđajućeg čelika, ASTM A53 za zavarene i bešavne čelične cijevi, API 5L za cjevovodne cijevi, i ISO 4200 za dimenzije i masu čeličnih cijevi. Ove su tablice korisne za standardne veličine; kalkulator je koristan za sve izvan njih, ili za materijale koje tablica ne obuhvaća.