Planificação de Cone
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O que é
O tronco de cone — o cone truncado, a redução concêntrica — é a transição entre dois diâmetros no mesmo eixo. Planificado, o desenvolvimento vira um setor de coroa circular: dois arcos concêntricos fechados por duas laterais retas. A fórmula dá a geratriz, os dois raios e o ângulo do setor; marca-se na chapa com compasso de vara, a partir do centro.
Onde se usa
Reduções de tubulação, funis, tremonhas, transições de chaminé, bocais de silo e ciclone.
Medidas que o cálculo pede
- D1 Diâmetro menor
- D2 Diâmetro maior
- H Altura vertical entre as bocas
- THK Espessura
- CE Espessura no cone
- NP Em quantas chapas
- NR Em quantos anéis, de alturas iguais
- TR Transpasse na costura (0 = costura de topo)
- EN Entalhe nas pontas do transpasse (graus, 0 = sem)
- FD Furos no transpasse: diâmetro (0 = sem)
- FP Furos: passo máximo
- FB Furos: distância à ponta
Calcule com as suas medidas
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Diâmetros e lados são medidas externas, de fora a fora. A planificação já desconta a espessura, pela linha média.
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Como se desenvolve: as fórmulas
- Geratriz (comprimento inclinado)
g = √( h² + ((D2 − D1) / 2)² )h é a altura vertical entre as bocas, não a geratriz. Para D1 = 800, D2 = 1200 e h = 800: g = 824,6 mm.- Desconto da espessura, na normal da superfície
δ = (e / 2) × h / g = (e / 2) × cos αα é o ângulo de meia abertura, tg α = (D2 − D1) / (2h). Os raios da linha média são r1 = D1/2 − δ e r2 = D2/2 − δ. No exemplo, em chapa 3: δ = 1,46 mm.- Raio interno do setor
Ri = g × r1 / (r2 − r1)A distância do centro do compasso à boca menor. No exemplo: 1643,2 mm.- Raio externo do setor
Re = Ri + g = g × r2 / (r2 − r1)No exemplo: 2467,9 mm. Os dois arcos são concêntricos: um único centro de compasso.- Ângulo do setor
θ = 360° × (r2 − r1) / g = 360° × r1 / RiNo exemplo: 87,3°. Quanto mais raso o cone, maior o ângulo; um disco plano dá 360°.- Comprimento dos arcos
arco menor = π × (D1 − 2δ) ; arco maior = π × (D2 − 2δ)Serve para conferir o traçado: o arco de cada boca tem de medir o perímetro dela na linha média.
Exemplo resolvido
Valores que já vêm preenchidos no formulário, calculados pela própria ferramenta:
| Diâmetro menor | 800 mm |
|---|---|
| Diâmetro maior | 1200 mm |
| Altura vertical entre as bocas | 800 mm |
| Espessura | 3 mm |
| Espessura no cone | Pela normal (quina externa na medida) |
| Em quantas chapas | Uma chapa (a peça inteira) |
| Em quantos anéis, de alturas iguais | 1 |
| Transpasse na costura (0 = costura de topo) | 0 mm |
| Entalhe nas pontas do transpasse (graus, 0 = sem) | 0° |
| Furos no transpasse: diâmetro (0 = sem) | 0 mm |
| Furos: passo máximo | 0 mm |
| Furos: distância à ponta | 0 mm |
| A planificação cabe em uma chapa de | 3407 × 1279 mm |
Resultado do exemplo
| Chapa | 3407 × 1279 mm |
|---|---|
| Área e peso | 2,58 m² · ≈ 60,8 kg em aço de 3 mm |
| Raios dos arcos | 1.643,2 mm · 2.467,9 mm |
| Ângulo do setor | 87,3° |
Como riscar na chapa
- Calcule g, Ri, Re e θ pelas fórmulas acima, ou com a calculadora, e anote o perímetro das duas bocas na linha média para conferir.
- Fixe o centro do compasso de vara fora da chapa, num retalho ou no piso, alinhado com a borda: os raios costumam ser maiores que a chapa (1643 e 2468 mm no exemplo).
- Risque os dois arcos: o menor com Ri e o maior com Re.
- Marque no arco maior o comprimento de arco π × (D2 − 2δ) com fita flexível e risque a segunda lateral do centro até esse ponto. As duas laterais são geratrizes e medem g.
- Confira o arco menor: ele tem de medir π × (D1 − 2δ) entre as duas laterais. Se não bater, o centro saiu do lugar entre um risco e outro.
- Corte, calandre em passadas cruzadas (cone não sai numa passada só) e feche a costura numa geratriz.
Erros comuns e tolerâncias
- Trocar altura por geratriz
- O cálculo pede h vertical. Quem informa a geratriz no lugar da altura recebe um cone mais alto e mais fechado: no exemplo, 824,6 no lugar de 800 dá um setor de 84,9° em vez de 87,3°.
- Misturar as duas convenções de espessura
- A oficina costuma tirar e/2 do raio, como na virola; este cálculo tira (e/2) × cos α, na normal da superfície. São convenções diferentes, e a diferença cresce no cone raso: num chapéu chinês de 800 em chapa 20 passa de 50 mm de arco, e num redutor comum de parede fina é décimo de milímetro. Na junta com uma virola de mesmo diâmetro externo, a boca do cone fica π × e × (1 − cos α) mais comprida que a da virola. Escolha a convenção no campo Espessura no cone: a da oficina casa com a virola de mesmo D e chapa.
- Não descontar a espessura
- π × D2 no arco maior é o mesmo erro da virola: a boca maior sai π × e × cos α comprida. No exemplo, em chapa 3, são 9,1 mm; em chapa 10, 30,5 mm.
- Centro do compasso deslocado
- Os dois arcos têm de sair do mesmo centro. Se o arco menor não mede π × (D1 − 2δ) entre as laterais, o centro se moveu entre um risco e outro.
- Conicidade mínima
- O cálculo exige D2 − D1 ≥ 1 mm. Abaixo disso os raios do setor tendem ao infinito e a peça é, para todos os efeitos, uma virola: use a página do cilindro.
Guias sobre esta peça
- Planificação de cone (tronco de cone): fórmula, raios e ângulo do setor passo a passo
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Perguntas frequentes
- Qual diâmetro entra em D1 e qual em D2?
- D1 é sempre o menor e D2 o maior — o cálculo recusa o contrário. A altura é a distância vertical entre as duas bocas, não a geratriz inclinada.
- Como marco o setor na chapa sem software de CAD?
- Com compasso de vara. O resultado dá os dois raios e o ângulo do setor: fixe o centro fora da chapa, risque os dois arcos e feche com as laterais retas. É exatamente o método de traçagem tradicional, só que com os números conferidos.
- Por que a chapa sai diferente da de outra calculadora?
- Porque há duas convenções para onde fica a superfície média num cone. A oficina costuma descontar e/2 do raio, como na virola. Aqui a meia espessura é medida na NORMAL da superfície, que é a borda da chapa cortada no esquadro, e no raio isso dá (e/2) vezes cos(alfa), menos que e/2. Então a chapa daqui sai um pouco MAIOR que a de quem desconta e/2, e a diferença cresce no cone raso: num chapéu chinês de 800 em chapa 20 passa de 50 mm de arco, e num redutor comum de parede fina é décimo de milímetro. Com altura zero o cone vira um anel plano, e o gabarito de uma arruela é a própria arruela, sem desconto. Na junta com uma virola de mesmo diâmetro externo e espessura, a boca do cone fica π × e × (1 − cos alfa) mais comprida que a da virola: 0,3 mm no exemplo, e 9 mm num cone de 600 para 1200 com 300 de altura em chapa 10. A calculadora deixa escolher: no campo Espessura no cone, a opção da oficina põe a linha média de cada boca em D − e, e a chapa sai igual à de quem desconta e/2, fechando com a virola de mesmo D e chapa.
- Cone truncado, tronco de cone e redução concêntrica são a mesma peça?
- Sim. Cone truncado e tronco de cone são o cone sem a ponta, cortado por dois planos paralelos; redução concêntrica é o nome que a tubulação dá à mesma peça, com as duas bocas no mesmo eixo. O cálculo é um só: geratriz, dois raios e o ângulo do setor.
- O setor não cabe na chapa. Dá para fazer o cone em duas partes?
- Dá: as duas metades são o mesmo setor cortado na bissetriz, cada uma com metade do ângulo e os mesmos dois raios. O campo "Em quantas chapas" da calculadora faz isso: com 2, o gabarito, o DXF e as cotas saem de uma metade, para cortar duas; com 4, de um quarto. Monte com uma costura em cada junta. No exemplo o setor inteiro tem 87,31° e raios de 1643,2 e 2467,9 mm, e cada metade fica com 43,66°.
- O cone é mais alto que a largura da chapa. Como dividir?
- Em anéis: escolha em quantos, e cada um sai como um tronco do mesmo cone, de alturas iguais, com a sua chapa. No exemplo, em 3 anéis, cada um tem 266,7 mm de altura e 274,9 mm de largura na chapa, e o maior abre num setor de 3407 × 881 mm. Os anéis ainda podem sair em 2 ou 4 setores, e as costuras longitudinais vão desencontradas de um anel para o outro.
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