Cálculo y Selección de la Válvula de Equilibrio
EJEMPLO
Metodología para calcular una válvula de equilibrio
Las válvulas de equilibrio manuales se utilizan en sistemas de ingeniería para resolver varias tareas, como la limitación de consumo, el equilibrio de circuitos de circulación o simplemente el estrangulamiento de la presión. Independientemente de la tarea, el cálculo de la válvula de equilibrio se reduce a determinar su capacidad de flujo, donde se estrangula una presión excesiva a un caudal especificado. Además de cumplir con la capacidad de flujo, la válvula de equilibrio seleccionada debe ser verificada para la posibilidad de cavitación y generación de ruido debido a la alta velocidad del flujo de agua a través de ella.
Cálculo de la capacidad de flujo de la válvula de equilibrio
La dependencia de la caída de presión en el caudal a través de la válvula de equilibrio se denomina capacidad de flujo - Kvs.
Kvs - la capacidad de flujo es numéricamente igual al caudal en m³/h, a través de una válvula de equilibrio completamente abierta, donde la caída de presión en la misma es de 1 bar.
Kv - lo mismo, con la válvula parcialmente abierta.
Sabiendo que con un cambio en el caudal por N veces, la caída de presión en la válvula cambia por N al cuadrado, no es difícil determinar el Kv requerido de la válvula de equilibrio al sustituir el caudal calculado y la presión excesiva en la ecuación.
Algunos fabricantes recomiendan seleccionar una válvula de equilibrio con el valor Kvs más cercano mayor que el valor obtenido de Kv. Este enfoque permite una regulación más precisa del caudal por debajo del valor especificado, pero no permite aumentar el caudal de agua por encima del valor especificado, lo cual a menudo es necesario. No criticamos el método descrito anteriormente, pero recomendamos seleccionar una válvula de equilibrio de tal manera que el valor requerido de capacidad de flujo esté en el rango de 50 a 70% del recorrido del vástago. Una válvula de equilibrio calculada de esta manera podrá reducir el caudal de manera precisa y también aumentarlo ligeramente.
El algoritmo de cálculo mencionado anteriormente arroja una lista de válvulas de equilibrio, donde el valor de Kv requerido cae en el rango del 50 al 70% del recorrido del vástago.
En los resultados de búsqueda se proporcionará el porcentaje de apertura de la válvula de equilibrio, donde se estrangula la presión excesiva en el caudal especificado. Los valores proporcionados son válidos solo para válvulas con característica de flujo lineal. El grado de apertura de válvulas con otra característica será diferente.
Cálculo de la válvula de equilibrio para la posibilidad de cavitación
La cavitación es la formación de burbujas de vapor en un flujo de agua, que ocurre cuando la presión en el flujo cae por debajo de la presión de saturación del vapor de agua. La ecuación de Bernoulli describe el efecto del aumento de la velocidad del flujo y la reducción de la presión que ocurre cuando se estrecha la sección de paso. La sección de paso entre el vástago y el asiento de la válvula de equilibrio es este estrechamiento, donde la presión puede caer a la presión de saturación, y es el lugar más probable para la aparición de cavitación. Las burbujas de vapor son inestables, aparecen y desaparecen bruscamente, lo que lleva a la erosión de partículas metálicas de la válvula, lo que inevitablemente causará desgaste prematuro. Además del desgaste, la cavitación aumenta el ruido durante la operación de la válvula.
Factores principales que influyen en la cavitación:
- Temperatura del agua: cuanto mayor sea, más probable es la cavitación.
- Presión del agua: antes de la válvula de equilibrio, cuanto mayor sea, menos probable será la cavitación.
- Presión estrangulada: cuanto mayor sea, mayor será la probabilidad de cavitación.
- Característica de cavitación de la válvula de equilibrio: está determinada por las características del elemento de estrangulación de la válvula. El coeficiente de cavitación varía para diferentes tipos de válvulas de equilibrio y debe indicarse en sus especificaciones técnicas. Sin embargo, dado que la mayoría de los fabricantes no indican este valor, el algoritmo de cálculo incluye un rango de los coeficientes de cavitación más probables.
Como resultado de la verificación de cavitación, se pueden obtener los siguientes resultados:
- [No] - no habrá cavitación.
- [Posible] - la cavitación puede ocurrir en válvulas de algunos diseños, se recomienda cambiar uno de los factores influyentes mencionados anteriormente.
- [Sí] - habrá cavitación, cambie uno de los factores que influyen en la cavitación.
Cálculo de la válvula de equilibrio para la generación de ruido
La alta velocidad del flujo en la entrada de la válvula de equilibrio puede causar altos niveles de ruido. Para la mayoría de las habitaciones donde se instalan válvulas de equilibrio, el nivel de ruido permitido es de 35-40 dB(A), lo que corresponde a una velocidad de aproximadamente 3 m/s en la entrada de la válvula. Por lo tanto, al seleccionar una válvula de equilibrio, se recomienda no exceder la velocidad mencionada anteriormente.
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