Kalkulačka hmotnosti potrubia

Kalkulačka hmotnosti potrubia vypočíta, koľko váži potrubie na základe jeho dĺžky, priemeru, hrúbky steny a materiálu. Používajú ju inžinieri, dodávatelia a výrobcovia pri plánovaní objednávok materiálu, výbere zdvíhacej techniky a navrhovaní podpier potrubných systémov.

Kalkulačka prijíma buď hrúbku steny, alebo vnútorný priemer, pracuje v metrickej sústave (milimetre, kilogramy) alebo imperiálnej sústave (palce, libry) a pokrýva sedem bežných materiálov potrubia: uhlíkovú oceľ, nehrdzavejúcu oceľ, hliník, meď, PVC, HDPE a liatinu.

Vzorec na výpočet hmotnosti potrubia

Potrubie je dutý valec. Jeho hmotnosť sa rovná objemu materiálu v stene potrubia vynásobenému hustotou tohto materiálu. Objem steny je objem vonkajšieho valca mínus objem dutého priestoru vo vnútri.

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

Kde:

• $W$ = hmotnosť potrubia
• $D_o$ = vonkajší priemer
• $D_i$ = vnútorný priemer
• $L$ = dĺžka potrubia
• $\rho$ = hustota materiálu
• $\pi$ ≈ 3,14159

Ak je namiesto vnútorného priemeru známa hrúbka steny, najprv treba nájsť vnútorný priemer:

$D_i = D_o - 2t$

Tu $t$ je hrúbka steny. Násobí sa dvoma, pretože hrúbka steny sa uplatňuje na oboch stranách potrubia.

Pred použitím vzorca musia byť všetky dĺžky v rovnakej jednotke. Kalkulačka prevádza milimetre na metre delením 1 000 a palce na metre násobením 0,0254. Výsledok vychádza v kilogramoch. Na získanie libier treba deliť číslom 0,45359237, pretože jedna libra sa presne rovná 0,45359237 kilogramu.

Hustoty materiálov

Oceľové potrubie váži približne 5,6-krát viac než PVC potrubie rovnakých rozmerov. Hliníkové potrubie váži približne tretinu toho, čo rovnocenné oceľové potrubie.

Ako vypočítať hmotnosť potrubia

1. Zvoľte sústavu jednotiek: metrickú (mm, kg) alebo imperiálnu (palce, libry).
2. Zvoľte spôsob zadávania: vonkajší priemer s hrúbkou steny, alebo vonkajší priemer s vnútorným priemerom.
3. Zadajte hodnoty dĺžky a priemeru potrubia.
4. Vyberte materiál potrubia.
5. Prečítajte si hmotnosť zobrazenú kalkulačkou.

Hrúbka steny musí byť menšia než polovica vonkajšieho priemeru a vnútorný priemer musí byť menší než vonkajší priemer. Dĺžka aj priemer musia byť väčšie než nula.

Vyriešený príklad

Nájdite hmotnosť 6-metrového potrubia z uhlíkovej ocele s vonkajším priemerom 114,3 mm a hrúbkou steny 6,02 mm.

Krok 1: Nájdite vnútorný priemer.

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

Krok 2: Prevod na metre a výpočet polomerov.

Vonkajší priemer = 0,1143 m, teda vonkajší polomer = 0,05715 m. Vnútorný priemer = 0,10226 m, teda vnútorný polomer = 0,05113 m.

Krok 3: Nájdite plochu prierezu steny.

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

Krok 4: Nájdite objem.

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

Krok 5: Vynásobte hustotou uhlíkovej ocele (7 850 kg/m³).

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

Táto 6-metrová dĺžka potrubia váži približne 96,5 kg. To vychádza na približne 16,1 kg na meter, čo je blízko publikovanej hmotnosti pre 4-palcové oceľové potrubie Schedule 40.

Prečo je hmotnosť potrubia dôležitá

Znalosť hmotnosti potrubia vopred ovplyvňuje niekoľko častí projektu:

• Nosné podpery. Ťažšie potrubie potrebuje podpery umiestnené bližšie k sebe alebo skonštruované tak, aby uniesli väčšie zaťaženie.
• Zdvíhanie a preprava. Nosnosť žeriavu a viazacích prostriedkov, ako aj hmotnostné limity nákladných áut závisia od skutočnej prepravovanej hmotnosti.
• Odhad nákladov. Mnohé potrubné výrobky sa cenia podľa hmotnosti, takže presné čísla sú dôležité pre rozpočty a ponuky.
• Pobrežné a podvodné potrubia. Hmotnosť určuje, či potrubie potrebuje dodatočný záťaž, aby zostalo na morskom dne, alebo bez neho pláva.

Vypočítaná hmotnosť predpokladá presné rozmery. Skutočné potrubie sa mierne líši v dôsledku výrobných tolerancií, zvyčajne v rozsahu niekoľkých percent nominálnej veľkosti, takže skutočná hmotnosť sa môže od vypočítanej hodnoty mierne líšiť.

Často kladené otázky

Aká presná je kalkulačka hmotnosti potrubia? Je presná natoľko, nakoľko presné sú zadané rozmery a hustota. Výrobné tolerancie znamenajú, že hmotnosť skutočného potrubia sa môže od vypočítanej hodnoty líšiť o malú odchýlku, zvyčajne okolo 2 – 3 %.

Dáva nominálna veľkosť potrubia rovnaký výsledok ako skutočné rozmery? Nie. Nominálna veľkosť potrubia (NPS) je označenie, nie meranie — pri veľkostiach pod 14 palcov sa nerovná skutočnému vonkajšiemu priemeru. Vždy použite skutočný vonkajší priemer a buď skutočný vnútorný priemer, alebo hrúbku steny, nie nominálnu veľkosť.

Ako trieda potrubia (schedule) ovplyvňuje hmotnosť? Číslo schedule popisuje hrúbku steny. Vyššia trieda (napríklad Schedule 80 namiesto Schedule 40) znamená hrubšiu stenu a menší vnútorný priemer pri rovnakom vonkajšom priemere, takže potrubie váži viac.

Zahŕňa vypočítaná hmotnosť tvarovky alebo povlaky? Nie. Pokrýva len jednoduchý, rovný úsek potrubia. Tvarovky, príruby, ventily, izolácia a povlaky sa musia zvážiť alebo odhadnúť samostatne a pripočítať k celkovej hmotnosti.

Dá sa tento vzorec použiť pre iné materiály, než sú uvedené? Áno. Použite rovnaký vzorec s hustotou daného materiálu v kg/m³ namiesto jednej z uvedených hustôt.

Ako prepočítam výsledok medzi kilogramami a librami? Jedna libra sa presne rovná 0,45359237 kilogramu. Kilogramy vydeľte číslom 0,45359237, aby ste získali libry, alebo libry vynásobte číslom 0,45359237, aby ste získali kilogramy. Presne tento prevod používa kalkulačka.

Normy pre rozmery a hmotnosť potrubia

Niekoľko noriem publikuje referenčné rozmery a hmotnosti pre bežné veľkosti potrubia: ASME B36.10M pre potrubie z uhlíkovej ocele, ASME B36.19M pre potrubie z nehrdzavejúcej ocele, ASTM A53 pre zvárané a bezšvíkové oceľové potrubie, API 5L pre potrubie na prepravu ropy a plynu a ISO 4200 pre rozmery a hmotnosť oceľových rúr. Tieto tabuľky sú užitočné pre štandardné veľkosti; kalkulačka je užitočná pre všetko mimo nich alebo pre materiály, ktoré tabuľka nepokrýva.