Cálculo y Selección de Regulador de Diferencial de Presión
EJEMPLO
Metodología de Cálculo
El cálculo del regulador de diferencial de presión consiste en determinar la capacidad de flujo, el rango de ajuste requerido y verificar la posible aparición de ruido y cavitación.
Cálculo de la Capacidad de Flujo Kvs
La dependencia de la pérdida de presión con respecto al flujo de agua a través del regulador de diferencial de presión se llama capacidad de flujo - Kvs.
Kvs - capacidad de flujo, igual numéricamente al flujo de agua en m³/h a través de una compuerta de regulador completamente abierta, donde la caída de presión es de 1 bar.
Kv – lo mismo, en apertura parcial de la compuerta del regulador.
Sabiendo que cuando el flujo de agua cambia en 'n' veces, la pérdida de presión en el regulador cambia en 'n²' veces, es fácil determinar el valor de Kv necesario para el regulador de diferencial de presión al sustituir el flujo calculado y la presión excesiva en la ecuación.
Algunos fabricantes recomiendan elegir un regulador de diferencial de presión con el valor de Kvs inmediatamente superior al valor de Kv obtenido. Este método permite una regulación más precisa del flujo de agua por debajo del valor establecido, pero no permite un aumento del flujo. Recomendamos seleccionar reguladores de diferencial de presión de modo que la capacidad de flujo requerida se encuentre en un rango de 40 a 70% del recorrido del vástago. Un regulador de diferencial de presión seleccionado de esta manera puede reducir el flujo de agua con suficiente precisión y también aumentarlo ligeramente.
El resultado de la selección muestra el porcentaje de apertura de la compuerta del regulador de diferencial de presión en el que se regula el exceso de presión especificado para el flujo de agua determinado.
Selección del Rango de Ajuste
El rango de ajuste del regulador de diferencial de presión depende de la fuerza de compresión del resorte. Algunos reguladores de diferencial vienen con un solo resorte y solo tienen un rango de ajuste, mientras que otros pueden estar equipados con resortes de diferentes rigideces y tener varios rangos de ajuste. El diferencial de presión que mantendrá el regulador debe situarse en el tercio medio del rango de ajuste.
El algoritmo de selección mencionado anteriormente proporciona una lista de reguladores en los que el diferencial especificado se encuentra entre el 20 y el 80% del rango de diferenciales de presión soportados.
Cálculo de Verificación de 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. El efecto de aumento de la velocidad del flujo y la caída de presión, que ocurre en el estrechamiento del paso, se describe por la ecuación de Bernoulli. El paso en el regulador de diferencial de presión es precisamente este estrechamiento, donde la presión puede caer hasta el nivel de saturación, siendo el lugar más probable para la aparición de cavitación. Las burbujas de vapor son inestables; aparecen repentinamente y desaparecen de la misma manera, lo que lleva a la erosión de partículas de metal de los elementos del regulador, lo que inevitablemente causará su desgaste prematuro. Además del desgaste, la cavitación aumenta el ruido durante el funcionamiento del regulador.
Factores principales que influyen en la aparición de cavitación:
- Temperatura del agua: cuanto mayor sea, más probable será la aparición de cavitación.
- Presión del agua - antes del regulador de diferencial, cuanto mayor sea, menor será la probabilidad de aparición de cavitación.
- Presión de estrangulación - cuanto mayor sea, más probable es la aparición de cavitación.
- Características de cavitación del regulador - determinadas por las características del elemento de estrangulación del regulador. El coeficiente de cavitación varía para los diferentes tipos de reguladores y debe indicarse en sus especificaciones técnicas, pero 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.
Después de verificar la cavitación, son posibles los siguientes resultados:
- “No” - la cavitación definitivamente no ocurrirá.
- “Posible” - en algunas construcciones de válvulas puede producirse cavitación, se recomienda cambiar uno de los factores mencionados anteriormente.
- “Sí” - la cavitación ocurrirá con certeza, cambie uno de los factores que influyen en la aparición de cavitación.
Cálculo de Verificación de Ruido
Una alta velocidad de flujo en la tubería de entrada del regulador puede causar un alto nivel de ruido. Para la mayoría de las habitaciones donde se instalan reguladores de diferencial de presión, el nivel de ruido permitido es de 35-40 dB(A), que corresponde a una velocidad de entrada en la tubería de aproximadamente 3 m/s. Por lo tanto, se recomienda no exceder la velocidad mencionada al seleccionar un regulador de diferencial de presión.
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