Cálculo del Regulador de Reducción de Presión
EJEMPLO
Metodología de Cálculo
El cálculo del regulador de reducción de presión implica determinar la capacidad de flujo del regulador, el rango de ajuste necesario y la verificación de ruido y cavitación.
Cálculo de la Capacidad de Flujo
La relación entre la caída de presión y el caudal a través del regulador se llama capacidad de flujo - Kvs.
Kvs es la capacidad de flujo, numéricamente equivalente al caudal de agua en m³/h a través de un regulador completamente abierto, en el que la caída de presión es de 1 bar.
Kv es lo mismo, pero para un regulador parcialmente abierto.
Sabiendo que cuando el caudal de agua cambia en 'n' veces, la caída de presión a través del regulador cambia en 'n²', es fácil determinar el Kv necesario del regulador sustituyendo en la ecuación el caudal de diseño y la presión excedente.
Algunos fabricantes recomiendan seleccionar un regulador de presión con el valor de Kvs más cercano al valor de Kv obtenido. Este enfoque permite un control más preciso del caudal por debajo del valor establecido, pero no permite aumentarlo. Recomendamos seleccionar reguladores de presión de tal manera que el valor de capacidad de flujo requerido esté en el rango del 50 al 70% del recorrido del vástago. El regulador de reducción de presión calculado de esta manera podrá reducir el caudal con precisión suficiente y también aumentarlo ligeramente.
Los resultados de la selección proporcionan el porcentaje de apertura de la válvula del regulador de reducción de presión en el que se estrangula la presión excedente al caudal de agua especificado.
Selección del Rango de Ajuste
El rango de ajuste del regulador de reducción de presión depende de la fuerza de compresión del resorte. Algunos reguladores están equipados con un solo resorte y tienen un solo rango de ajuste, mientras que otros pueden estar equipados con resortes de diferentes rigideces y tener varios rangos de ajuste. La presión mantenida por el regulador de reducción de presión debe estar aproximadamente en el tercio medio del rango de ajuste.
Al seleccionar el rango de ajuste, es necesario tener en cuenta que el error de calibración del resorte en los límites del rango de ajuste es del 10%.
Cálculo del Regulador para Cavitación
La cavitación es la formación de burbujas de vapor en el flujo de agua, que ocurre cuando la presión 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, que ocurre cuando el área de paso se estrecha. El área de paso entre la válvula y el asiento del regulador de presión es precisamente este estrechamiento, donde la presión puede caer hasta la presión de saturación y es el lugar más probable para que ocurra la cavitación. Las burbujas de vapor son inestables, aparecen repentinamente y se colapsan, lo que provoca la erosión de partículas de metal de la válvula del regulador, lo que inevitablemente causará un desgaste prematuro. Además del desgaste, la cavitación provoca un aumento del ruido durante el funcionamiento del regulador.
Los principales factores que afectan la cavitación:
- Temperatura del agua - cuanto más alta sea, mayor será la probabilidad de cavitación.
- Presión del agua - antes del regulador de presión, cuanto más alta sea, menor será la probabilidad de cavitación.
- Presión de estrangulamiento - cuanto más alta sea, mayor será la probabilidad de cavitación.
- Características de cavitación del regulador - determinadas por las características del elemento de estrangulamiento del regulador. El coeficiente de cavitación es diferente para los distintos tipos de reguladores de presión y debe indicarse en sus características técnicas, pero como la mayoría de los fabricantes no especifican este valor, debe calcularse utilizando fórmulas especiales.
Después de verificar la cavitación, se pueden emitir los siguientes resultados:
- 'No' - la cavitación definitivamente no ocurrirá.
- 'Posible' - la cavitación puede ocurrir en las válvulas de algunos diseños, se recomienda cambiar uno de los factores mencionados anteriormente.
- 'Sí' - la cavitación definitivamente ocurrirá, cambie uno de los factores que afectan la aparición de cavitación.
Cálculo del regulador para la generación de ruido
Una alta velocidad del flujo en la entrada del regulador puede causar altos niveles de ruido. Para la mayoría de las habitaciones donde se instalan reguladores de presión, el nivel de ruido permitido es de 35-40 dB (A), lo que corresponde a una velocidad de flujo de aproximadamente 3 m/s en la entrada de la válvula. Por lo tanto, al elegir un regulador de presión, se recomienda no exceder la velocidad mencionada anteriormente.
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