Cálculo y Selección del Regulador de Diferencial de Presión
EJEMPLO
Método de cálculo
El cálculo del regulador de diferencial de presión consiste en determinar la capacidad de flujo, el rango de ajuste necesario y la verificación de posibles ruidos o cavitación.
Cálculo de la capacidad de flujo Kvs
La relación entre la pérdida de presión y el caudal de agua a través del regulador de diferencial de presión se denomina capacidad de flujo - Kvs.
Kvs es la capacidad de flujo, numéricamente equivalente al caudal de agua en m³/h a través del regulador completamente abierto, donde la pérdida de presión es igual a 1 bar.
Kv es lo mismo, pero con el regulador parcialmente abierto.
Sabiendo que cuando el caudal cambia en 'n' veces, la pérdida de presión en el regulador cambia en 'n²', es fácil calcular el valor de Kv del regulador de diferencial de presión sustituyendo en la ecuación el caudal de diseño y la presión excedente.
Algunos fabricantes recomiendan seleccionar un regulador de diferencial de presión con un valor de Kvs mayor que el valor de Kv obtenido. Este enfoque permite un mayor control sobre el flujo de agua por debajo del valor deseado, pero no permite aumentarlo. Recomendamos seleccionar reguladores de diferencial de presión donde la capacidad de flujo necesaria esté en el rango del 40 al 70% del recorrido del vástago. Un regulador de diferencial de presión calculado de esta manera podrá reducir el flujo de agua con precisión suficiente y también aumentarlo ligeramente.
El resultado de la selección muestra el porcentaje de apertura del regulador donde el exceso de presión es regulado al caudal de agua especificado.
Selección del rango de ajuste
El rango de ajuste del regulador de diferencial de presión depende de la tensión del resorte. Algunos reguladores vienen con un solo resorte y tienen un único rango de ajuste, mientras que otros pueden venir con resortes de diferentes rigideces y tener varios rangos de ajuste. El diferencial de presión que el regulador debe mantener debe estar en el tercio medio del rango de ajuste.
El algoritmo de selección mencionado arriba muestra una lista de reguladores donde el diferencial especificado cae en el rango del 20 al 80% del rango de presiones mantenidas.
Cálculo de cavitación
La cavitación es la formación de burbujas de vapor en el flujo de agua, que ocurre cuando la presión desciende por debajo de la presión de vapor saturado del agua. El efecto del aumento de la velocidad del flujo y la disminución de la presión, que ocurre cuando la sección de paso se estrecha, está descrito por la ecuación de Bernoulli. La sección de paso del regulador de diferencial de presión es precisamente donde la presión puede caer al nivel de saturación, y es el lugar más probable para la aparición de cavitación. Las burbujas de vapor son inestables, aparecen y desaparecen repentinamente, lo que provoca el desgaste del metal en los componentes del regulador, lo que inevitablemente conduce a su desgaste prematuro. Además del desgaste, la cavitación también provoca un aumento del ruido durante el funcionamiento del regulador.
Los principales factores que influyen en la cavitación:
- Temperatura del agua: cuanto más alta, mayor es la probabilidad de cavitación.
- Presión del agua: antes del regulador de diferencial, cuanto más alta es, menor es la probabilidad de cavitación.
- Presión diferencial: cuanto mayor sea, mayor es la probabilidad de cavitación.
- Características de cavitación del regulador: se determina por las características del elemento de estrangulamiento. El coeficiente de cavitación varía para diferentes tipos de reguladores y debe estar indicado en sus especificaciones técnicas, pero dado que la mayoría de los fabricantes no lo indican, el algoritmo de cálculo incluye un rango de coeficientes de cavitación más probables.
Los posibles resultados de la verificación de cavitación son:
- «No» - la cavitación no ocurrirá.
- «Posible» - la cavitación puede ocurrir en algunos tipos de válvulas, se recomienda modificar uno de los factores mencionados.
- «Sí» - la cavitación ocurrirá, cambie uno de los factores que afectan la cavitación.
Cálculo de ruido
Una alta velocidad de flujo en la conexión de entrada del regulador puede ser una fuente de ruido. Para la mayoría de los espacios donde se instalan reguladores de diferencial de presión, el nivel de ruido permitido es de 35-40 dB(A), lo que corresponde a una velocidad de entrada de aproximadamente 3 m/s. Por lo tanto, al seleccionar un regulador de diferencial de presión, se recomienda no exceder esta velocidad.
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