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Hidráulica e elétrica

Calculadora de perda de carga e velocidade (Fair-Whipple-Hsiao)

Informe a vazão de projeto, o diâmetro interno e o comprimento. Devolve a perda de carga e verifica a velocidade contra o limite da NBR 5626.

Calculadora

Limites da ABNT NBR 5626

GrandezaLimite
Velocidade em qualquer trechono máximo 3 m/s
Faixa usual em instalação predial0,6 a 3 m/s
Pressão dinâmica mínima no ponto de utilização10 kPa (≈ 1 mca)
Pressão dinâmica mínima em válvula de descarga≈ 2 mca
Pressão estática máxima na tubulação400 kPa

Como o cálculo é feito

As expressões empíricas de Fair-Whipple-Hsiao dão a perda de carga unitária J, em metros de coluna d'água por metro de tubo, com a vazão em L/s e o diâmetro interno em mm:

Tubo liso (PVC, PPR, cobre): J = 8,69 × 10⁵ × Q1,75 × D-4,75
Tubo rugoso (aço galvanizado): J = 20,2 × 10⁵ × Q1,88 × D-4,88

A perda do trecho é J × comprimento. Com 0,3 L/s num PVC de 21,6 mm internos, J = 0,049 mca/m; em 10 m de tubo dão 0,49 mca de perda. Em aço galvanizado, o mesmo trecho perde 0,65 mca — cerca de 33% a mais.

A velocidade sai da área da seção: v = Q ÷ (π × D² ÷ 4). No exemplo, 0,82 m/s. A NBR 5626 não admite passar de 3 m/s em nenhum trecho, por ruído e golpe de aríete; a calculadora avisa quando o resultado estoura o limite, e a saída é aumentar o diâmetro.

Use o diâmetro interno, não o nominal: um tubo soldável de 25 mm tem cerca de 21,6 mm por dentro, e como o diâmetro entra elevado a 4,75, trocar um pelo outro erra a perda em mais de 100%.

O que esta calculadora não faz. Ela trata a perda distribuída; a perda das conexões entra pelo campo de comprimento equivalente, que você tira da tabela do fabricante. A NBR 5626:2020 indica a equação universal como a mais adequada — as expressões empíricas acima são o caminho quando não se tem a rugosidade do fabricante. E nada disso substitui projeto hidráulico com responsável técnico.

Perguntas frequentes

Qual a velocidade máxima da água na tubulação?
3 m/s, pela NBR 5626, em qualquer trecho. Acima disso aparecem ruído e golpe de aríete. A faixa usual de projeto vai de 0,6 a 3 m/s.
Qual a perda de carga de 10 m de PVC de 25 mm?
Com 0,3 L/s e 21,6 mm de diâmetro interno, cerca de 0,49 mca — J de 0,049 mca por metro.
Uso o diâmetro nominal ou o interno?
O interno, sempre. Um soldável de 25 mm tem cerca de 21,6 mm por dentro, e o diâmetro entra na fórmula elevado a 4,75: usar o nominal subestima muito a perda.
E as curvas e conexões?
Entram como comprimento equivalente, que você soma no campo próprio a partir da tabela do fabricante. A fórmula em si só trata a perda ao longo do tubo reto.
Por que existem duas fórmulas?
Porque a rugosidade da parede muda a perda. PVC, PPR e cobre são lisos; aço galvanizado é rugoso e perde cerca de um terço a mais na mesma vazão.
Qual a pressão mínima num ponto de utilização?
10 kPa, cerca de 1 mca, pela NBR 5626 — e por volta de 2 mca em válvula de descarga. É por isso que a soma das perdas importa: ela come a pressão disponível.