Cálculo e Seleção do Regulador de Diferença de Pressão
EXEMPLO
Metodologia de cálculo
O cálculo do regulador de diferença de pressão consiste em determinar a capacidade de fluxo, a faixa de ajuste necessária e verificar a possibilidade de ruído ou cavitação.
Cálculo da capacidade de fluxo Kvs
A relação entre a perda de pressão e o fluxo de água através do regulador de diferença de pressão é chamada de capacidade de fluxo - Kvs.
Kvs é a capacidade de fluxo, numericamente equivalente ao fluxo de água em m³/h através do regulador totalmente aberto, onde a perda de pressão é igual a 1 bar.
Kv é o mesmo, mas com o regulador parcialmente aberto.
Sabendo que quando o fluxo de água muda 'n' vezes, a perda de pressão no regulador muda 'n²', é fácil calcular o valor necessário de Kv do regulador de diferença de pressão, inserindo na equação o fluxo projetado e a pressão excedente.
Alguns fabricantes recomendam escolher um regulador de diferença de pressão com um valor de Kvs maior do que o valor de Kv obtido. Essa abordagem permite um controle mais preciso do fluxo de água abaixo do valor especificado, mas não permite aumentá-lo. Recomendamos selecionar reguladores de diferença de pressão onde a capacidade de fluxo necessária esteja entre 40 e 70% do curso da haste. Um regulador de diferença de pressão calculado dessa maneira será capaz de reduzir o fluxo de água com precisão e também aumentá-lo ligeiramente.
O resultado da seleção mostra a porcentagem de abertura do regulador onde a pressão excedente é controlada para o fluxo de água especificado.
Seleção da faixa de ajuste
A faixa de ajuste do regulador de diferença de pressão depende da tensão da mola. Alguns reguladores 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. A diferença de pressão que o regulador deve manter deve estar no terço médio da faixa de ajuste.
O algoritmo de seleção mencionado acima exibe uma lista de reguladores onde a diferença especificada cai entre 20 e 80% da faixa de pressão mantida.
Cálculo 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 vapor saturado da água. O efeito do aumento da velocidade do fluxo e da queda de pressão, que ocorre quando a seção de passagem se estreita, é descrito pela equação de Bernoulli. A seção de passagem do regulador de diferença de pressão é precisamente esse estreitamento onde a pressão pode cair para o nível de saturação, e é o local onde a cavitação é mais provável de ocorrer. As bolhas de vapor são instáveis, aparecem e desaparecem repentinamente, o que provoca desgaste no metal dos componentes do regulador, o que inevitavelmente leva ao seu desgaste prematuro. Além do desgaste, a cavitação também causa aumento de ruído durante o funcionamento do regulador.
Fatores principais que influenciam a cavitação:
- Temperatura da água: quanto mais alta, maior a probabilidade de cavitação.
- Pressão da água: antes do regulador de diferença, quanto mais alta for, menor será a probabilidade de cavitação.
- Pressão regulada: quanto maior for, maior a probabilidade de cavitação.
- Características de cavitação do regulador: determinadas pelas características do elemento de controle. 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 informa esse valor, o algoritmo de cálculo inclui uma faixa de coeficientes de cavitação mais prováveis.
Os possíveis resultados da verificação de cavitação são:
- «Não» - a cavitação não ocorrerá.
- «Possível» - a cavitação pode ocorrer em alguns tipos de válvulas, recomenda-se alterar um dos fatores mencionados.
- «Sim» - a cavitação ocorrerá, altere um dos fatores que influenciam a cavitação.
Cálculo de ruído
Uma alta velocidade de fluxo na conexão de entrada do regulador pode ser uma causa de ruído. Para a maioria dos ambientes onde são instalados reguladores de diferença de pressão, o nível de ruído permitido é de 35-40 dB(A), o que corresponde a uma velocidade de entrada de cerca de 3 m/s. Portanto, ao selecionar um regulador de diferença de pressão, recomenda-se não exceder essa velocidade.
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