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Cálculo e Seleção do Regulador de Diferencial de Pressão
EXEMPLO
Metodologia de Cálculo
O cálculo do regulador de diferencial de pressão envolve a determinação da capacidade de fluxo, da faixa de ajuste necessária e a verificação de possíveis ruídos e cavitação.
Cálculo da Capacidade de Fluxo Kvs
A dependência da perda de pressão em relação ao fluxo de água através do regulador de diferencial de pressão é chamada de capacidade de fluxo - Kvs.
Kvs - capacidade de fluxo, numericamente igual ao fluxo de água em m³/h através de uma válvula de regulador totalmente aberta, em que a queda de pressão é de 1 bar.
Kv – o mesmo, com abertura parcial da válvula do regulador.
Sabendo que ao mudar o fluxo de água em 'n' vezes, a perda de pressão no regulador muda em 'n²' vezes, é fácil determinar o valor Kv necessário do regulador de diferencial de pressão, substituindo na equação o fluxo calculado e a pressão excedente.
Alguns fabricantes recomendam escolher um regulador de diferencial de pressão com o valor de Kvs imediatamente superior ao valor de Kv obtido. Este método permite uma regulação mais precisa do fluxo de água abaixo do valor definido, mas não permite o aumento do fluxo. Recomendamos selecionar reguladores de diferencial de pressão para que a capacidade de fluxo necessária esteja entre 40 e 70% do curso da haste. Um regulador de diferencial de pressão selecionado dessa maneira pode reduzir o fluxo de água com precisão suficiente e também aumentá-lo ligeiramente.
O resultado da seleção mostra a porcentagem de abertura da válvula do regulador de diferencial de pressão em que o excesso de pressão especificado é regulado para a vazão de água definida.
Seleção da Faixa de Ajuste
A faixa de ajuste do regulador de diferencial de pressão depende da força de compressão da mola. Alguns reguladores de diferencial vêm com uma única mola e têm apenas uma faixa de ajuste, enquanto outros podem ser equipados com molas de diferentes rigidezes e ter várias faixas de ajuste. O diferencial de pressão que o regulador irá manter deve estar no terço médio da faixa de ajuste.
O algoritmo de seleção acima gera uma lista de reguladores em que o diferencial especificado está entre 20 e 80% da faixa de diferenças de pressão suportadas.
Cálculo de Verificação de 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. O efeito do aumento da velocidade do fluxo e da queda de pressão, que ocorre no estreitamento do canal, é descrito pela equação de Bernoulli. O canal no regulador de diferencial de pressão é justamente esse estreitamento, onde a pressão pode cair para o nível de saturação, sendo o local mais provável para a ocorrência de cavitação. As bolhas de vapor são instáveis; elas aparecem repentinamente e desaparecem da mesma forma, causando a erosão das partículas de metal dos elementos do regulador, o que inevitavelmente levará ao seu desgaste prematuro. Além do desgaste, a cavitação causa aumento de ruído durante o funcionamento do regulador.
Principais fatores que influenciam a ocorrência de cavitação:
- Temperatura da água - quanto mais alta, maior a probabilidade de ocorrência de cavitação.
- Pressão da água - antes do regulador de diferencial, quanto maior, menor a probabilidade de cavitação.
- Pressão de estrangulamento - quanto maior, maior a probabilidade de ocorrência de cavitação.
- Característica de cavitação do regulador - determinada pelas características do elemento de estrangulamento do regulador. O coeficiente de cavitação varia para diferentes tipos de reguladores e deve ser indicado em suas especificações técnicas, mas como a maioria dos fabricantes não indica esse valor, o algoritmo de cálculo inclui uma faixa dos coeficientes de cavitação mais prováveis.
Após a verificação da cavitação, os seguintes resultados são possíveis:
- “Não” - a cavitação definitivamente não ocorrerá.
- “Possível” - em algumas construções de válvulas, a cavitação pode ocorrer, recomenda-se alterar um dos fatores mencionados acima.
- “Sim” - a cavitação definitivamente ocorrerá, altere um dos fatores que influenciam a ocorrência de cavitação.
Cálculo de Verificação de Ruído
Uma alta velocidade de fluxo no tubo de entrada do regulador pode causar um alto nível de ruído. Para a maioria dos locais onde são instalados reguladores de diferencial de pressão, o nível de ruído permitido é de 35-40 dB(A), o que corresponde a uma velocidade no tubo de entrada de aproximadamente 3 m/s. Portanto, ao selecionar um regulador de diferencial de pressão, recomenda-se não exceder a velocidade mencionada.
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