Cálculo do Regulador de Redução de Pressão
EXEMPLO
Metodologia de Cálculo
O cálculo do regulador de redução de pressão envolve a determinação da capacidade de fluxo do regulador, da faixa de ajuste necessária e a verificação de ruído e cavitação.
Cálculo da Capacidade de Fluxo
A relação entre a queda de pressão e a vazão através do regulador é chamada de capacidade de fluxo - Kvs.
Kvs é a capacidade de fluxo, numericamente equivalente à vazão de água em m³/h através de um regulador totalmente aberto, onde a queda de pressão é de 1 bar.
Kv é o mesmo, mas para um regulador parcialmente aberto.
Sabendo que quando a vazão de água muda 'n' vezes, a queda de pressão através do regulador muda 'n²', é fácil determinar o Kv necessário do regulador inserindo na equação de cálculo a vazão de projeto e o excesso de pressão.
Alguns fabricantes recomendam selecionar um regulador de pressão com o valor de Kvs mais próximo ao valor de Kv obtido. Essa abordagem permite um controle mais preciso do fluxo abaixo do valor definido, mas não permite aumentá-lo. Recomendamos selecionar reguladores de pressão de tal maneira que o valor da capacidade de fluxo necessária esteja dentro da faixa de 50 a 70% do curso da haste. O regulador de redução de pressão calculado dessa maneira será capaz de reduzir o fluxo com precisão suficiente e também aumentá-lo ligeiramente.
Os resultados da seleção fornecem a porcentagem de abertura da válvula do regulador de redução de pressão, onde a pressão excedente é controlada na vazão de água especificada.
Seleção da Faixa de Ajuste
A faixa de ajuste do regulador de redução de pressão depende da força de compressão da mola. Alguns reguladores vêm equipados com uma única mola e possuem apenas uma faixa de ajuste, enquanto outros podem ser equipados com molas de diferentes rigidezes e ter várias faixas de ajuste. A pressão mantida pelo regulador de redução de pressão deve estar aproximadamente no terço médio da faixa de ajuste.
Ao selecionar a faixa de ajuste, é necessário levar em conta que o erro de calibração da mola nos limites da faixa de ajuste é de 10%.
Cálculo do Regulador para Cavitação
A cavitação é a formação de bolhas de vapor no fluxo de água, que ocorre quando a pressão cai abaixo da pressão de saturação do vapor de água. A equação de Bernoulli descreve o efeito do aumento da velocidade do fluxo e da diminuição da pressão nele que ocorre quando a área de passagem é estreitada. A área de passagem entre a válvula e o assento do regulador de pressão é precisamente esse estreitamento, onde a pressão pode cair até a pressão de saturação, sendo o ponto mais provável de ocorrência de cavitação. As bolhas de vapor são instáveis; elas aparecem repentinamente e colapsam, levando à erosão das partículas de metal da válvula do regulador, o que inevitavelmente causará desgaste prematuro. Além do desgaste, a cavitação leva a um aumento do ruído durante a operação do regulador.
Os principais fatores que influenciam a cavitação:
- Temperatura da água - quanto mais alta, maior a probabilidade de cavitação.
- Pressão da água - antes do regulador de pressão, quanto maior for, menor será a probabilidade de cavitação.
- Pressão de estrangulamento - quanto maior for, maior será a probabilidade de cavitação.
- Características de cavitação do regulador - determinadas pelas características do elemento de estrangulamento do regulador. O coeficiente de cavitação varia para diferentes tipos de reguladores de pressão e deve ser indicado em suas características técnicas, mas como a maioria dos fabricantes não especifica esse valor, ele deve ser calculado usando fórmulas especiais.
Após a verificação da cavitação, os seguintes resultados podem ser emitidos:
- 'Não' - a cavitação definitivamente não ocorrerá.
- 'Possível' - a cavitação pode ocorrer nas válvulas de alguns designs, recomenda-se alterar um dos fatores mencionados acima.
- 'Sim' - a cavitação definitivamente ocorrerá, altere um dos fatores que influenciam a ocorrência de cavitação.
Cálculo do Regulador para Geração de Ruído
Uma alta velocidade de fluxo na entrada do regulador pode causar altos níveis de ruído. Para a maioria dos ambientes onde reguladores de pressão são instalados, o nível de ruído permitido é de 35-40 dB(A), o que corresponde a uma velocidade de fluxo de aproximadamente 3 m/s na entrada da válvula. Portanto, ao escolher um regulador de pressão, recomenda-se não exceder essa velocidade.
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