Do tubo um início.

 Das peças de caldeiraria, talvez a mais fácil de desenvolver  seja o tubo. Exatamente por isso vamos usa-la como  ponto de partida para a nossa "viagem" pelos traçados e cálculos de caldeiraria.

O tubo

  O caldeireiro como artesão que é, transforma a matéria prima  em verdadeiras"obras de arte". Mas não sem esforço, pois é um trabalho árduo requerendo em alguns casos muito esforço físico, e portanto deveria ser recompensado por tal.

  Por exemplo; na universidade de Pardue há uma estátua de um caldeireiro e suas ferramentas no século 19, e nela  representa bem a extenuante jornada  de trabalho deste profissional naquelas épocas. Consegue imaginar o esforço necessário para conseguir a conformação de uma chapa de aço, em um corpo cilíndrico (tubo) totalmente diferente de sua forma original, ou seja, plana?

  
 A construção de caldeiras a vapor para os navios de madeira, ou caldeiras para as indústrias na revolução industrial supriu tanto a logística, como a força para manufaturar as matérias primas  naqueles tempos;   e isto muito se deve ao caldeireiro e a seus esforços vigorosos e igualmente  valorosos.

Mas com a revolução industrial (que o caldeireiro participou ativamente) veio as máquinas e claro que com elas a facilidade de trabalho para muitos, e para o caldeireiro não foi diferente. 

 Hoje o caldeireiro não usa apenas a marreta ou outras arcaicas ferramentas como na foto,  para  fabricar um tubo, a invenção que proporcionou rapidez, facilidade e menos esforços para a fabricação deste é a calandra.

 A calandra é uma máquina que podemos dizer que  é indispensável para qualquer estabelecimento de caldeiraria, ela  com o conjunto de motores e cilindros, foi projetada para conformar a chapa de seu  estado inicial plana, com o resultado final um  tubo.

 Mas ela também é imprescindível para entendermos o cálculo para se construir um tubo. Como assim?!! Bem, é que para calcular e construir um tubo é necessário entender como o material se comporta no momento em que está sendo conformado (transformado) na calandra, ou o que acontece com sua estrutura que permite esta transformação. 

 Falemos então um pouco sobre a ductibilidade. A ductilidade é a propriedade que representa o grau de deformação que um material suporta até o momento de sua fratura. O oposto de dúctil é frágil, quando o material se rompe sem sofrer grande deformação. Por exemplo o aço, pela sua ductibilidade, é facilmente deformável por forja, laminação e extrusão, enquanto que uma peça em ferro fundido é muito frágil não suportando a muita deformação.(1)

  Com isso em mente podemos continuar falando sobre a construção de um tubo. Neste ponto de nossa conversa eu te pergunto; qual é o diâmetro que  devo tomar como referência no cálculo para para se construir um tubo? O diâmetro  interno ou o externo?

 Pare e pense um pouco, se a ductilidade é a propriedade que representa o grau de deformação que um material suporta, qual lado da peça deforma mais, a interna ou a externa? Se você respondeu que é as duas, respondeu corretamente. Mas lógico que cada uma de maneiras diferentes.  O perímetro da parte interna tende a diminuir enquanto a externa a aumentar. E isto é lógico porquê as moléculas do aço que ficarão mais próximas da parte interna tem que se agruparem para se ajustarem a nova situação. Enquanto as da parte mais   externas se distanciam. 

Veja as figuras 1 e 2 abaixo

                     Figura 1                                    Figura 2

 Chegamos a seguinte conclusão, se estes diâmetros (externo e interno) modificam quando conformados, podemos dizer com segurança que eles não podem servir de referência para o nosso cálculo. Mas então; qual é referência de confiança? Há um diâmetro que fica exatamente no meio do caminho, por assim dizer, este é o diâmetro médio ou seja, uma linha imaginária que passa no centro da chapa. É uma linha neutra porquê exatamente ali não haverá deformação.

 Note nas figuras seguintes que antes de ser calandrada, (é assim que dizemos quando passamos algo passa pela calandra) que o perímetro da chapa tanto que ficará  do lado interno, tanto quanto o da linha neutra e do externo são exatamente do mesmo tamanho.

Mas depois de ser calandrada, as coisas mudam de figura. Notem que o perímetro interno diminuiu muito enquanto o externo aumentou. O que permanece no mesmo tamanho é o diâmetro médio.   

 Partindo deste conceito, podemos definir que o cálculo do tubo sempre deverá ser feito usando o diâmetro médio. Para encontra-lo basta acrescentar a espessura do material se a medida dada é a interna, ou diminuir uma espessura se a medida for externa.

 Ex: Na construção de um tubo em que o diâmetro interno será de 200 mm, e a espessura do material de 5 mm,  e usando a regra acima de acrescentar uma espessura, fica da seguinte maneira 200 + 5 = 205. Este é diâmetro médio. Porém se o tubo ficará com 200 mm externo, neste caso será descontado uma espessura, ou seja 200 - 5 = 195.

Para fixação: no interno acrescenta , e no externo diminui uma espessura.

 Porém para calcularmos o tubo precisamos de uma constante chamado pi. Na matemática, o pi  é uma proporção numérica originada da relação entre as grandezas do perímetro de uma circunferência e o seu diâmetro. O seu valor é infinito mas por aproximação as calculadoras de 8 dígitos aproxima ele de 3,1415927. Para o nosso cálculo se não houver na calculadora o valor de pi, poderemos aproximar para 3,14 ou um pouco mas preciso de 3,1416.(2)

Portanto o cálculo do tubo fica da seguinte forma:

                                                                       

 Diâmetro médio x pi   

ou 

      Diâmetro médio x  3,1416







Assista ao vídeo e  veja a conformação de uma chapa pela calandra. 

Créditos das citações:

(1)  http://pt.wikipedia.org/wiki/Ductibilidade

(2)   http://pt.wikipedia.org/wiki/Pi

Cald'nazza