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Dimensionamento de Tubagem CO2

Três coletores principais — aspiração MT, aspiração LT e líquido. Arraste os evaporadores para os posicionar, ligue uma linha a outra e clique em qualquer linha para definir o seu comprimento.
R744 · MT -8,0 °C · LT -32,0 °C · 26,50 kW

Dados do sistema

Temperatura de evaporação para cada circuito e temperatura do recipiente de líquido. A temperatura do líquido também define a proporção de gás flash e, com ela, o caudal mássico.
Sobreaquecimento útil à saída do evaporador. O vapor real é menos denso do que o vapor saturado — as linhas de aspiração são dimensionadas com base na densidade mais baixa.
Capacidade de compressão instalada, para comparação com a carga dos evaporadores ligados. Introduza a potência do compressor para obter a potência térmica total.
Controla diretamente o dimensionamento — uma velocidade mais alta resulta em tubos mais finos.
Os tubos que não suportam esta pressão são marcados com ⛔ e nunca são escolhidos automaticamente. Os valores predefinidos seguem valores de referência comuns da EN 378 (ambiente 32 °C) para um sistema booster transcrítico — a pressão de paragem do CO2 é muitas vezes mais determinante do que a temperatura de funcionamento. Ajuste-os ao seu próprio sistema.
Avançado – margens e material da tubagem
Aumenta o comprimento no cálculo da perda de carga — aparece na coluna Δp nas tabelas «Coletores principais»/«Ligações dos evaporadores» abaixo, não no diâmetro do tubo nem nos cartões no topo.
Acrescenta uma margem de encomenda apenas na lista de materiais e no mapa de isolamento (aparas, erros) — algo diferente de «Comprimento adicional para acessórios» acima, sem efeito no diâmetro nem em Δp.
Liga de cobre de alta resistência para CO2, 120 bar. Escolha padrão para sistemas subcríticos e transcríticos. Fabricado apenas de 3/8″ a 2-1/8″ — diâmetros maiores exigem outro material.
Que pressão suporta cada diâmetro: veja a tabela no fim da página ↓
Tubos mais pequenos do que este limite nunca serão selecionados automaticamente.
Selecione a especificação de isolamento (espessura/cor) por coletor para a lista de materiais.

Evaporadores

Nome Circuito kW
Um ramal tem apenas UMA linha (líquido, MT ou LT). Um ramal MT/LT pode ser convertido num evaporador atribuindo-lhe uma carga em kW.
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Projeto

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Opções · Unidades

Altera apenas a forma como os valores são apresentados e introduzidos — todos os cálculos continuam a funcionar em segundo plano como antes.

Diagrama de fluxo

Aspiração MT Líquido Aspiração LT Ligado a outro tubo
100% 100%
Arraste livremente um evaporador para o posicionar. Clique em qualquer segmento de tubo para definir o seu comprimento ou alterar manualmente o diâmetro.
Clique aqui e depois num troço de tubo para posicionar um medidor de potência.
— m Dim.:
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Lista de materiais

Os comprimentos incluem a margem de desperdício acima, mas não a margem para acessórios (que só afeta Δp).

Mapa de isolamento

O tipo de isolamento por coletor é escolhido em "Avançado" nos Dados do sistema.

Ligações por evaporador

"Potência própria" é o valor próprio em kW do evaporador. "Potência no tubo" é o caudal acumulado nesse tubo específico — maior se outros evaporadores/tubos estiverem ligados a ele. Nunca some as colunas "Potência no tubo" para obter um total; use "Potência própria".

Coletores principais

Mostrar cálculo

Cálculo por tubagem

TubagemCaudal mássico [kg/s]Massa volúmica [kg/m³]Diâmetro interior [mm]Velocidade [m/s]RefComprimento (+ tolerância) [m]Δp [kPa]Δp por metro [Pa/m]Tipo de tubagem, PS
#1 1/2" · Líquido: Central frigorífica → Câmara fria 10,1043972,411,21,09103.0000,01856 (+1,8)7,44954K65 · PS 60 bar
#2 1/2" · Líquido: Câmara fria 1 → Congelador 10,07272972,411,20,75971.9000,01986 (+1,8)3,87496K65 · PS 60 bar
#3 3/8" · Líquido: Congelador 1 → Câmara fria 20,05316972,48,40,98670.1000,02016 (+1,8)8,841.130K65 · PS 60 bar
#4 3/8" · Líquido: Câmara fria 2 → Congelador 20,02948972,48,40,54738.9000,02266 (+1,8)3,06392K65 · PS 60 bar
#5 3/8" · Líquido: Congelador 2 → Vitrina MT0,01579972,48,40,29320.8000,0266 (+1,8)1,01129K65 · PS 60 bar
#6 1/2" · Aspiração MT: Central frigorífica → Câmara fria 10,0710370,2611,210,3584.0000,01466 (+1,8)37,74.830K65 · PS 52 bar
#7 3/8" · Aspiração MT: Câmara fria 1 → Câmara fria 20,0394670,268,410,1433.0000,01556 (+1,8)526.670K65 · PS 52 bar
#8 3/8" · Aspiração MT: Câmara fria 2 → Vitrina MT0,0157970,268,44,05173.0000,01736 (+1,8)9,291.190K65 · PS 52 bar
#9 1/2" · Aspiração LT: Central frigorífica → Congelador 10,0332632,811,210,3310.0000,01576 (+1,8)192.430K65 · PS 30 bar
#10 3/8" · Aspiração LT: Congelador 1 → Congelador 20,0136932,88,47,53170.0000,01746 (+1,8)151.920K65 · PS 30 bar
#11 3/8" · Linha para Câmara fria 1 · Líquido0,03157972,48,40,58641.6000,02235 (+1,5)2,88443K65 · PS 60 bar
#12 3/8" · Linha para Câmara fria 1 · Aspiração MT0,0315770,268,48,11346.0000,01595 (+1,5)28,44.370K65 · PS 52 bar
#13 3/8" · Linha para Câmara fria 2 · Líquido0,02368972,48,40,43931.2000,02375 (+1,5)1,72265K65 · PS 60 bar
#14 3/8" · Linha para Câmara fria 2 · Aspiração MT0,0236870,268,46,08260.0000,01645 (+1,5)16,52.540K65 · PS 52 bar
#15 3/8" · Linha para Vitrina MT · Líquido0,01579972,48,40,29320.8000,0265 (+1,5)0,84129K65 · PS 60 bar
#16 3/8" · Linha para Vitrina MT · Aspiração MT0,0157970,268,44,05173.0000,01735 (+1,5)7,741.190K65 · PS 52 bar
#17 3/8" · Linha para Congelador 1 · Líquido0,01956972,48,40,36325.8000,02475 (+1,5)1,23189K65 · PS 60 bar
#18 3/8" · Linha para Congelador 1 · Aspiração LT0,0195632,88,410,8243.0000,01655 (+1,5)24,33.740K65 · PS 30 bar
#19 3/8" · Linha para Congelador 2 · Líquido0,01369972,48,40,25418.1000,02695 (+1,5)0,654101K65 · PS 60 bar
#20 3/8" · Linha para Congelador 2 · Aspiração LT0,0136932,88,47,53170.0000,01745 (+1,5)12,51.920K65 · PS 30 bar

Base do cálculo

Método
Cada tubagem é dimensionada para o menor diâmetro que mantém a velocidade igual ou abaixo do valor alvo e está homologada para a sua PS; a queda de pressão é calculada com Darcy–Weisbach.
Equações
  • ṁ = Q / (h″(t₀) − h′(t_liq))
  • v = ṁ / (ρ · π·d²/4)
  • Re = ρ·v·d / μ
  • f = 0.25 / [log₁₀(ε/(3.7·d) + 5.74/Re^0.9)]² (Re ≥ 2300); f = 64/Re (Re < 2300)
  • Δp = f · (L/d) · ρ·v²/2, L = length × (1 + allowance %)
Fator de atrito
Swamee–Jain (explicit form of Colebrook–White)
Dados do fluido
CoolProp, Span–Wagner EOS (R744) 8.0.0
Normas
EN 378-2 (PS) · ASTM B280 / EN 12735-1 (outside diameters, walls) · ASME B31.5 (P = 2·S·t/D, S = 41 MPa annealed) · EN 14276 (K65, manufacturer 120 bar)
Notas
  • Caudal mássico obtido a partir da potência frigorífica e da diferença de entalpia entre o vapor saturado à temperatura de evaporação e o líquido à temperatura do líquido; linhas de sucção com o sobreaquecimento indicado.
  • As diferenças de altura estática e a queda de pressão de válvulas e acessórios para além da tolerância não estão incluídas.

Pressão admissível por diâmetro

Pressão admissível (bar) de cada diâmetro e tipo de tubo, com a espessura. Verde: chega para a pressão de projeto dos três coletores (aspiração MT 52, aspiração LT 30, líquido 60 bar). Âmbar: chega só para os coletores indicados na célula. Vermelho ⛔: não chega para nenhum. –: o tipo de tubo não é fabricado nesse diâmetro.
DiâmetroCobre padrão (Cu-DHP) Cobre reforçado (Cu-DHP) Cobre K65 (CuFe2P)
tipo de tubo escolhido
1/4" 6,4 mm98 bar
0,76 mm		123 bar
0,95 mm		–
3/8" 9,5 mm70 bar
0,81 mm		88 bar
1,02 mm		120 bar
0,56 mm
1/2" 12,7 mm53 bar MT, LT
0,81 mm		66 bar
1,02 mm		120 bar
0,75 mm
5/8" 15,9 mm46 bar LT
0,89 mm		57 bar MT, LT
1,11 mm		120 bar
0,93 mm
3/4" 19,0 mm38 bar LT
0,89 mm		48 bar LT
1,11 mm		120 bar
1,19 mm
7/8" 22,2 mm42 bar LT
1,14 mm		53 bar MT, LT
1,43 mm		120 bar
1,38 mm
1-1/8" 28,6 mm36 bar LT
1,27 mm		46 bar LT
1,59 mm		120 bar
1,78 mm
1-3/8" 34,9 mm33 bar LT
1,40 mm		41 bar LT
1,75 mm		120 bar
2,17 mm
1-5/8" 41,3 mm30 bar LT
1,52 mm		38 bar LT
1,91 mm		120 bar
2,56 mm
2-1/8" 54,0 mm27 bar ⛔
1,78 mm		34 bar LT
2,22 mm		120 bar
3,35 mm
2-5/8" 66,7 mm25 bar ⛔
2,03 mm		31 bar LT
2,54 mm		–
3-1/8" 79,4 mm24 bar ⛔
2,29 mm		30 bar ⛔
2,86 mm		–
3-5/8" 92,1 mm23 bar ⛔
2,54 mm		28 bar ⛔
3,18 mm		–
4-1/8" 104,8 mm22 bar ⛔
2,79 mm		27 bar ⛔
3,49 mm		–
5-1/8" 130,2 mm20 bar ⛔
3,18 mm		25 bar ⛔
3,97 mm		–
6-1/8" 155,6 mm19 bar ⛔
3,56 mm		23 bar ⛔
4,45 mm		–

Cobre padrão (Cu-DHP): Tubo frigorífico comum (ACR). Só os diâmetros mais pequenos suportam a pressão do CO2 — veja a marca ⛔ face à sua pressão de projeto.

Cobre reforçado (Cu-DHP): Mesmo material mas com parede cerca de 25% mais espessa, para uma pressão admissível superior ao cobre padrão.

Cobre K65 (CuFe2P): Liga de cobre de alta resistência para CO2, 120 bar. Escolha padrão para sistemas subcríticos e transcríticos. Fabricado apenas de 3/8″ a 2-1/8″ — diâmetros maiores exigem outro material.

Fonte e método: cobre padrão e reforçado pela fórmula de parede fina P = 2·S·t/D com S = 41 MPa (6000 psi), tensão admissível do tubo de cobre recozido até 38 °C. A brasagem recoze o tubo em cada junta, por isso uma instalação brasada calcula-se com o valor recozido (Copper Tube Handbook, ASME B31.5); o valor do tubo estirado duro, cerca de 69 MPa, só vale para ligações roscadas (flare) ou de compressão. K65: 120 bar indicados pelo fabricante (Wieland) para a liga CuFe2P segundo EN 14276, 3/8″–2-1/8″. Confirme sempre com os dados do fornecedor antes da montagem.

Outros países

As classes de pressão acima seguem a prática europeia (EN 378, EN 14276, EN 13480-3; paredes de cobre conforme ASTM B280/B88). Noutros mercados, as tubagens de refrigerante são dimensionadas e aprovadas de acordo com estas normas. Esta calculadora não foi verificada face a elas – utilize a norma aplicável no local onde o sistema está instalado.

EUA

  • ASME B31.5 – Refrigeration Piping and Heat Transfer Components: dimensionamento de tubagens, pressão de projeto e pressão de ensaio
  • ANSI/ASHRAE Standard 15 – Safety Standard for Refrigeration Systems: requisitos de segurança para sistemas de refrigeração
  • ASTM B280 – Seamless Copper Tube for Air Conditioning and Refrigeration Field Service: tubo de cobre

Canadá

  • CSA B52:23 – Mechanical refrigeration code: norma de refrigeração; remete para a ASME B31.5 para tubagens

Austrália e Nova Zelândia

  • AS/NZS 5149 – Refrigerating systems and heat pumps — Safety and environmental requirements: requisitos de segurança para sistemas de refrigeração
  • AS 4041 – Pressure piping: dimensionamento de tubagens, pressão de projeto e pressão de ensaio
  • AS/NZS 1571 – Copper — Seamless tubes for air-conditioning and refrigeration: tubo de cobre

Dimensionamento de tubagem de CO2 – perguntas frequentes

Como se dimensiona a tubagem de CO2 (R744)?

A calculadora obtém o caudal mássico a partir da potência frigorífica de cada evaporador e das propriedades do CO2 às temperaturas de evaporação e de líquido, e escolhe o menor diâmetro que mantém a velocidade abaixo do valor alvo. A perda de carga é calculada por Darcy–Weisbach e mostrada também como queda de temperatura equivalente (K).

Calcular na ferramenta acima ↑CO2 (R744): dimensionamento de tubos de aço →

Que velocidade usar na linha de aspiração e na linha de líquido com CO2?

Por defeito: 12 m/s nas aspirações MT e LT e 1,2 m/s na linha de líquido. Mais velocidade dá tubos mais pequenos mas mais perda de carga, e as subidas de aspiração precisam de velocidade suficiente para devolver o óleo aos compressores. Todos os valores podem ser alterados.

Calcular na ferramenta acima ↑

Porquê tubo de cobre K65 para CO2?

As instalações de CO2 trabalham com pressões muito mais altas do que as de HFC. O K65 (liga CuFe2P, EN 14276) suporta 120 bar de 3/8" a 2-1/8" e é a escolha por defeito. O cobre ACR normal tem uma pressão admissível muito menor nos diâmetros grandes; um diâmetro que não suporta a pressão de projeto indicada é marcado com ⛔ e nunca é escolhido automaticamente.

Calcular na ferramenta acima ↑CO2 (R744): dimensionamento de tubos de aço →

Que pressão máxima admissível (PS) devo indicar?

Os valores por defeito – 52 bar na aspiração MT, 30 bar na aspiração LT e 60 bar no líquido – são valores de partida comuns para um sistema booster transcrítico de CO2 segundo a EN 378-2. Use sempre a PS da sua própria instalação segundo a EN 378 e a Diretiva de Equipamentos sob Pressão.

Calcular na ferramenta acima ↑Válvula de segurança e linha de descarga (EN 13136 / EN ISO 24664) →

Serve para sistemas booster transcríticos de CO2?

Sim. No lado de baixa pressão dimensiona a aspiração MT, a aspiração LT e a linha de líquido do recipiente aos evaporadores, onde o CO2 é subcrítico (−50 a +10 °C). Marque “Linha para o gas cooler” para dimensionar também o lado de alta pressão: a descarga para o gas cooler e a linha de retorno (75–140 bar, dados de CO2 do CoolProp). As pressões admissíveis são calculadas à temperatura ambiente; verifique a da descarga à sua temperatura real.

Calcular na ferramenta acima ↑

A calculadora é gratuita e o que obtenho?

É gratuita e não exige registo. Obtém diâmetro, velocidade e perda de carga de cada troço, lista de materiais por diâmetro, isolamento e um esquema da instalação que se imprime de A4 a A1 e se guarda como ficheiro de projeto.

Calcular na ferramenta acima ↑

Pressupostos: Líquido saturado na linha de líquido, CO2 subcrítico (R744) entre −50 e +10 °C. Os diâmetros de tubo são diâmetros nominais ACR em polegadas. Verifique a espessura da parede e a pressão de projeto face à EN 378/PED antes da montagem. O caudal mássico baseia-se no efeito frigorífico líquido, h_g à temperatura de evaporação menos h_f à temperatura do líquido, pelo que o gás flash da expansão está incluído. A entalpia do sobreaquecimento e a sobrealimentação por bomba não são contabilizadas.

Aviso legal: Esta ferramenta não garante resultados corretos. Verifique sempre manualmente a espessura da parede, a classe de pressão e outros valores antes da montagem.

Ajuda – como utilizar a calculadora

A calculadora dimensiona as tubagens de um sistema de refrigeração CO2 (R744): aspiração MT, aspiração LT e líquido. Introduza os dados do sistema, construa a instalação no diagrama de fluxo e consulte os diâmetros de tubo, as perdas de carga e a lista de materiais. A potência de cada evaporador determina o caudal em cada troço, e os tubos são escolhidos para que a velocidade não exceda a velocidade-alvo.

1. Dados do sistema

  • Introduza a temperatura de evaporação de MT e LT, a temperatura da linha de líquido e o sobreaquecimento de MT e LT (o sobreaquecimento influencia o dimensionamento das linhas de aspiração).
  • Defina uma velocidade-alvo distinta para a aspiração MT, a aspiração LT e o líquido. Uma velocidade-alvo mais alta dá tubos mais finos; uma mais baixa dá tubos maiores e menor perda de carga.
  • A potência instalada da central e a potência do compressor são opcionais. Servem para comparar com a carga dos evaporadores e mostrar a potência térmica total.
  • Em “Avançado – margens e material da tubagem”: comprimento adicional para acessórios (afeta apenas a perda de carga, não o diâmetro), tipo de tubo, diâmetro mínimo permitido e isolamento por coletor (usado na lista de materiais).
  • O tipo de tubo e a pressão de projeto determinam em conjunto quais os diâmetros permitidos — ⛔ nas tabelas significa que esse diâmetro não suporta a pressão indicada.
  • Marque «Linha para o gas cooler» para dimensionar também a descarga: introduza a alta pressão, a temperatura de descarga, a de saída do gas cooler, a velocidade alvo e a PS do lado de alta pressão. A linha é desenhada por cima da central frigorífica.

2. Evaporadores e ramais

  • Adicione um evaporador com “+ Adicionar evaporador” e introduza o nome, o circuito (MT/LT) e a potência. Com ▲ ▼ altera a ordem e com × remove uma linha.
  • Um ramal é uma linha única (líquido, MT ou LT) à qual se podem ligar outros evaporadores. Atribua uma potência a um ramal MT/LT se este deve tornar-se um evaporador.

3. O diagrama de fluxo

  • Arraste um evaporador para o mover. Clique no nome para o renomear e na potência para a alterar. Clique em [MT]/[LT] para mudar de circuito (só é possível se a linha de aspiração do evaporador chegar diretamente ao coletor).
  • Clique num tubo para definir o comprimento, bloquear o comprimento ou escolher o diâmetro manualmente. Um ✎ nas tabelas indica que o diâmetro foi escolhido manualmente.
  • Na mesma caixa escolhe o tipo de tubo só para essa linha, p. ex. cobre padrão nos tubos pequenos e K65 no resto. Cada diâmetro mostra a sua pressão admissível (bar) nesse tipo de tubo; ⛔ significa que não suporta a pressão de projeto (PS) do coletor.
  • Clique com o botão direito num tubo para adicionar um evaporador ou um ramal nesse ponto.
  • A pega redonda na linha de um evaporador pode ser arrastada e largada sobre a linha do mesmo tipo de outro evaporador para se ligar a ela, ou sobre um espaço livre para se ligar diretamente ao coletor. Os quadrados pequenos arrastam-se ao longo da margem do evaporador para alterar por onde a linha entra.
  • Selecione um evaporador ou tubo e prima Delete para o remover. Anule com “Anular” ou Ctrl/Cmd+Z.

4. Navegar no desenho

  • Arraste o fundo para deslocar a vista. Aumente com os botões, com Ctrl/Cmd + roda do rato ou com um gesto de pinça no trackpad. A− e A+ alteram o tamanho do texto no desenho.
  • “Imprimir desenho” imprime o diagrama de fluxo juntamente com um resumo.
  • Assinale “Forçar curvas a 90°” para que todos os tubos sigam ângulos retos; desmarque para ligar e arrastar tubos livremente.
  • Marque «Forçar linhas paralelas» para que os tubos que saem diretamente de uma linha principal derivem alinhados com a ligação do evaporador e formem uma linha reta sem curva. A derivação acompanha o evaporador ou a sua ligação quando os desloca.

5. Medidor de potência

  • Clique em “Adicionar medidor de potência” e depois num tubo. O medidor mostra quantos kW circulam de cada lado do ponto.
  • Arraste o ponto para medir noutro local, arraste a caixa para mover a leitura e clique em × para remover o medidor.

6. Ler os resultados

  • Os cartões no topo mostram a potência frigorífica total, o caudal mássico total e o diâmetro dos três coletores principais.
  • As tabelas mostram, para cada evaporador e troço, a potência, o diâmetro escolhido, a velocidade e a perda de carga (Δp). O programa escolhe o menor diâmetro que respeita a velocidade-alvo.
  • ⚠ significa que o caudal exige um tubo maior do que o maior diâmetro da tabela. 🚩 significa que dois tubos ou evaporadores têm o mesmo nome.
  • A lista de materiais e a lista de isolamento somam os comprimentos de tubo por diâmetro, sem margem para acessórios. Utilize-as como base para a encomenda.

7. Guardar e abrir

  • “Guardar” e “Guardar como…” guardam toda a instalação num ficheiro, e “Abrir projeto” carrega-o de novo.
  • No Chrome e no Edge, «Guardar» e a gravação automática escrevem no ficheiro escolhido com Guardar como ou Abrir. Outros navegadores descarregam um ficheiro novo com «Guardar», e a gravação automática guarda o projeto no navegador.

8. Unidades

  • Em “Opções · Unidades” escolhe separadamente a unidade de temperatura, sobreaquecimento, pressão, velocidade, comprimento, potência e caudal mássico. Isto altera apenas a forma como os valores são apresentados e introduzidos, não os cálculos.
Aviso legal: Esta ferramenta não garante resultados corretos. Verifique sempre manualmente a espessura da parede, a classe de pressão e outros valores antes da montagem.