Cálculo y selección de Válvula reductora de presión
EJEMPLO
Metodología de cálculo
El cálculo de una válvula reductora implica determinar su capacidad de flujo, el rango de ajuste necesario y verificar la posibilidad de ruido y cavitación.
Cálculo de la capacidad de flujo
La relación entre la pérdida de presión y el caudal se llama capacidad de flujo - Kvs.
Kvs - la capacidad de flujo es numéricamente igual al caudal en m³/h a través de una válvula reductora completamente abierta cuando la caída de presión en la válvula es de 1 bar.
Kv - lo mismo, para la apertura parcial de la válvula.
Sabiendo que cuando el caudal cambia por un factor de 'n', la caída de presión en la válvula cambia por un factor de 'n²' cuadrado, es fácil determinar el Kv requerido de la válvula reductora sustituyendo el caudal de diseño y la presión excedente en la ecuación de cálculo.
Algunos fabricantes recomiendan seleccionar una válvula reductora con el valor Kvs más cercano al valor Kv obtenido. Este enfoque permite una mayor precisión en la regulación del caudal por debajo del valor calculado, pero no permite aumentar el caudal por encima del valor deseado, lo que a menudo es necesario. No criticamos el método descrito anteriormente, pero recomendamos seleccionar válvulas reductoras de manera que la capacidad de flujo requerida esté en el rango del 50 al 70% del recorrido del vástago. Una válvula reductora calculada de esta manera puede reducir el caudal con precisión respecto al valor establecido y también aumentarlo ligeramente.
El algoritmo de cálculo anterior genera una lista de válvulas reductoras para las cuales el valor requerido de Kv cae dentro del rango del 50 al 70% del recorrido del vástago.
Como resultado del proceso de selección, se proporciona un porcentaje de apertura de la válvula reductora en el que se estrangula el exceso de presión deseado cuando se pasa un caudal de agua específico.
Selección del rango de ajuste
El rango de ajuste de la válvula reductora depende de la fuerza de compresión del resorte. Algunas válvulas reductoras están equipadas con un solo resorte y tienen solo un rango de ajuste de presión, mientras que otras pueden estar equipadas con resortes de diferentes rigideces y tener varios rangos de ajuste. La presión que mantendrá la válvula reductora debe estar dentro del rango de ajuste.
Cálculo de la posibilidad de cavitación
La cavitación es la formación de burbujas de vapor en el 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 de aumentar la velocidad del flujo y disminuir la presión en él, lo que ocurre cuando se estrecha el pasaje de flujo. El pasaje de flujo entre el disco de la válvula y el asiento de la válvula reductora es el mismo estrechamiento, donde la presión puede caer a la presión de saturación, y es el lugar más probable para que ocurra la cavitación. Las burbujas de vapor son inestables, aparecen y colapsan repentinamente, lo que lleva a la erosión de partículas metálicas de los componentes de la válvula, lo que inevitablemente causa desgaste prematuro. Además del desgaste, la cavitación conduce a un aumento del ruido durante el funcionamiento de las válvulas reductoras.
Los principales factores que afectan la ocurrencia de cavitación son:
- Temperatura del agua - cuanto más alta es, mayor es la probabilidad de cavitación.
- Presión del agua - antes de la válvula reductora, cuanto mayor es, menor es la probabilidad de cavitación.
- Presión de estrangulación - cuanto mayor es, mayor es la probabilidad de cavitación.
- Característica de cavitación de la válvula - determinada por las características del elemento de estrangulación de la válvula. El coeficiente de cavitación varía para los diferentes tipos de válvulas reductoras y debe indicarse en sus especificaciones técnicas, pero como la mayoría de los fabricantes no especifican este valor, el algoritmo de cálculo incluye un rango de los coeficientes de cavitación más probables.
Después de verificar la cavitación, puede emitirse el siguiente resultado:
- 'No' - no habrá cavitación.
- 'Posible' - en las válvulas de algunos diseños es posible la cavitación, se recomienda cambiar uno de los factores mencionados anteriormente.
- 'Sí' - la cavitación ocurrirá, cambie uno de los factores que afectan la cavitación.
Cálculo del ruido
Una alta velocidad de flujo en la entrada de la válvula reductora puede causar altos niveles de ruido. Para la mayoría de las instalaciones donde se instalan válvulas reductoras, 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, se recomienda no exceder esta velocidad al seleccionar una válvula reductora.
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