Cálculo e Seleção do Regulador de Temperatura de Água de Ação Direta
EXEMPLO
Seleção do regulador de temperatura
O regulador de temperatura de ação direta é um elemento independente do sistema de aquecimento, que não requer componentes adicionais e funciona sem fontes externas de energia.
A principal tarefa do regulador de temperatura é controlar o processo de aquecimento ou resfriamento do meio de trabalho, fechando o fluxo de calor ou fluido de resfriamento. A capacidade de regulação é determinada pela autoridade da válvula no sistema controlado, razão pela qual se recomenda escolher a válvula levando em conta a curva de sua característica de regulação associada ao desvio da autoridade do regulador de temperatura em relação a 1. Caso contrário, o processo de regulação pode ser realizado em modo binário.
A precisão da manutenção da temperatura pelo regulador de temperatura depende da histerese e da zona de proporcionalidade do termossensor, e a velocidade de reação às variações de temperatura depende da constante de tempo.
Em sistemas com parâmetros de rápida variação, é melhor escolher reguladores 'rápidos' com uma constante de tempo de até 60 segundos, e em sistemas com acumuladores de calor e aquecedores de água, reguladores 'lentos' serão suficientes.
Recomenda-se escolher o termossensor do regulador de temperatura de forma que a temperatura mantida esteja no terço médio da faixa regulada.
Metodologia de cálculo
A metodologia de cálculo e seleção do regulador de temperatura consiste em determinar:
- a capacidade de fluxo necessária do regulador
- a faixa ideal de temperaturas mantidas
- a velocidade de fechamento e a precisão de manutenção
Cálculo da capacidade de fluxo
O cálculo da capacidade de fluxo do regulador de temperatura Kv é baseado nos dados sobre o fluxo de fluido térmico através dele e na queda de pressão admissível. Vale notar que quanto maior a porcentagem de perdas na seção controlada pelo regulador de temperatura a partir da pressão excedente disponível, maior será sua autoridade e mais suave será a regulação.
O algoritmo de seleção do regulador de temperatura descrito acima, ao calcular o desvio da característica regulatória da válvula da autoridade 1, por padrão, utiliza a característica operacional inicial - linear.
Cálculo da possibilidade 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. A equação de Bernoulli descreve o efeito do aumento da velocidade do fluxo e da redução da pressão nele, que ocorre quando a área de passagem é reduzida. A área de passagem do regulador de temperatura é precisamente essa redução, onde a pressão pode cair até a pressão de saturação, sendo o local mais provável para a formação de cavitação. As bolhas de vapor são instáveis, aparecem repentinamente e desaparecem da mesma forma, o que leva à erosão de partículas metálicas da válvula, o que inevitavelmente causará seu desgaste prematuro. Além do desgaste, a cavitação leva ao aumento do ruído durante a operação da válvula.
Os principais fatores que afetam a ocorrência de cavitação:
- Temperatura da água - quanto maior, maior a probabilidade de cavitação.
- Pressão da água - na entrada da válvula de regulação, quanto maior, menor a probabilidade de cavitação.
- Queda de pressão permitida - quanto maior, maior a probabilidade de cavitação. Vale ressaltar aqui que, na posição da válvula próxima ao fechamento, a pressão regulada no regulador de temperatura se aproxima da pressão excedente na seção regulada.
- A característica de cavitação do regulador de temperatura é determinada pelas peculiaridades do elemento de regulação da válvula. O coeficiente de cavitação varia para diferentes tipos de reguladores e deve ser indicado em suas especificações técnicas. No entanto, como a maioria dos fabricantes não informa esse valor, o algoritmo de cálculo pressupõe uma faixa dos coeficientes de cavitação mais prováveis.
Cálculo do regulador de temperatura para geração de ruído
A alta velocidade do fluxo na entrada do regulador de temperatura pode causar altos níveis de ruído. Para a maioria dos ambientes onde são instalados reguladores de temperatura, o nível de ruído permitido é de 35-40 dB(A), o que corresponde a uma velocidade de aproximadamente 3 m/s na entrada da válvula. Portanto, ao selecionar um regulador de temperatura, recomenda-se não exceder a velocidade mencionada.
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