Dimensionamento de válvulas reguladoras de pressão

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1 Introdução O dimensionamento e a escolha de válvulas reguladoras de pressão, não são nenhuma ciência secreta dominada unicamente por peritos. O modo de procedimento aqui apresentado, permite escolher a válvula apropriada para um determinado caso de aplicação com relativamente pouco 'trabalho'. Os modos de cálculo baseados no método do valor, são muito simples em comparação com os muito exactos da norma DIN IEC 534. Para a nossa finalidade, no entanto, os resultados obtidos por este método são suficientemente exactos. O valor é um coeficiente de fluxo que corresponde a um fluxo de água em à pressão diferencial de 1 e a uma temperatura da água entre 5 e 30. O sistema de polegada utiliza o coeficiente de fluxo cv que corresponde a um fluxo de água em USgal/min a 1 psi de pressão diferencial e 60 F de temperatura. A relação de e cv é: = 0,86 x cv. Page No. DM/ Standing O valor s indicado em documentações técnicas, é o valor previsto para válvulas de uma série a curso nominal. Mediante o valor s, é possível calcular o débito máximo de uma válvula. Os passos para o cálculo do valor aqui apresentados, estão muito simplificados como já foi mencionado. Muitas grandezas influenciadoras, não foram consideradas. Dado que abordamos vapor de água como gás ideal e não calculamos com o volume específico, pode haver um desvio máximo de 5 % que, em virtude dos nossos acréscimos, é tolerável. Os passos de cálculo são fáceis, o domínio da aritmética e da extracção da raiz quadrada são suficientes. Tabelas e diagramas não são necessariamente essenciais, no entanto podem facilitar o trabalho se estiverem presentes. Os dados das pressões de regime e das gamas de ajuste indicados nos nossos exemplos de dimensionamento, referem-se a sobrepressão como é usual. Os cálculos, pelo contrário, são realizados com pressões absolutas. Por exemplo, num exercício em que a pressão secundária indicada é de 7, o cálculo efectua-se com uma pressão absoluta de 7 + 1, ou seja 8 a. O fluxo volumétrico e a densidade são indicados em estado de funcionamento para líquidos e em estado padrão para gases ( 0, 1013 m ).

2 Válvulas reguladoras de pressão para líquidos trabalhar. As nossas tabelas de selecção e os folhetos dos tipos, contêm os dados 502, 505, 506, 510, 762 e 765 por exemplo ainda trabalham satisfatoriamente também a pequenos débitos. Q Δp Fluxo volumétrico Densidade m³ kg/m³ Procura-se uma válvula redutora de pressão para 2-7 de metanol, densidade 790 kg/m³, pressão de admissão 9 12, pressão secundária a regular 4. Efectuamos o cálculo com o maior débito e a menor pressão diferencial. encontre nos limites superiores. Para por exemplo 2,3 de pressão a regular, tome a gama de ajuste de 0,8-2,5 e não a de 2-5 com a gama de ajuste 0,8-2,5 ainda pode trabalhar satisfatoriamente Page No. DM/ Standing Ao valor que apurámos à base dos dados de funcionamento, Valor s 1,3 x valor = 1,3 x 2,78 = 3,61 não se devia exceder determinadas velocidades de fluxo nas tubagens, por exemplo: lado de sucção de bombas centrífugas no lado de sucção de bombas de êmbolo no lado premente da bomba em redes de abastecimento de água potável nas localidades em condutas de combustível e água de longa distância em líquidos de alta viscosidade d Q w Diâmetro da tubagem Fluxo volumétrico Velocidade de fluxo Se, no nosso exemplo, for admitida uma velocidade de fluxo de 2, o diâmetro da tubagem necessária é De acordo com este exemplo, escolheriamos a tubagem DN 40. Mediante os dados de funcionamento, já apurámos que o valor s devia ser de pelo menos 3,61. Segundo a nossa tabela de selecção, há várias séries de válvulas disponíveis que se apropriam. Devido às propriedades do fluido, decidimo-nos pela válvula redutora de pressão DM 652 DN 25, valor s 6, gama de ajuste 2-5, tampa de mola com ponto para conexão de uma tubagem de fuga. A versão padrão desta válvula é de materiais que se apropriam perfeitamente para metanol. Além disso é caracterizada por regulação de alta qualidade, peso reduzido, boa qualidade da superfície e um preço extremamente baixo para válvulas de aço inoxidável. Procura-se uma válvula de excesso de fluxo que, a 10, deixe vazar 250 de água potável para um reservatório. Primeiro calculamos o valor s correspondente aos dados de funcionamento. Apesar da pressão diferencial ( - ) ser de 10, calculamos só com uma pressão diferencial de 0,6 x [a] ou seja 6,6 devido à evaporação que é gerada no assento da válvula. Assim é O valor s da válvula devia ser pelo menos 1,3 x valor = 1,3 x 97,3 = 126,5 Nós decidimo-nos pela válvula de excesso de fluxo comandada por piloto UV 824 DN 200, valor s 180, gama de ajuste 4 12 ; uma válvula em aço inoxidável relativamente ata, leve e com grande precisão de regulação. Outro exemplo: Procura-se uma válvula redutora de pressão própria para CIP com a qual se possa reduzir 1-3 l/min de água salgada de 2-4 para 0,7. A tubagem é DN 25 com ligações por aperto de acordo com a norma DIN Mediante os dados de funcionamento, calculamos o valor Na tubagem DN 40 a um débito de 7, teriamos então no nosso exercício uma velocidade de fluxo de A válvula devia ter um valor s de pelo menos 1,3 x valor = 1,3 x 0,16 = 0,21 válvula de regulação, pode ser um a dois tamanhos abaixo do diâmetro nominal da tubagem, o que vale sobretudo para as válvulas que trabalham com circuito de comando.

3 Nós decidimo-nos pela válvula redutora de pressão DM 152 DN 25, valor s 3,5, gama de ajuste 0,8-2,5 ; uma válvula em aço inoxídável, polível e em versão angular. Decidimo-nos por esta válvula apesar do valor s ser relativamente alto e a pressão secundária requerida estar fora da gama de ajuste indicada. Das inúmeras experiências que realizámos no banco de ensaios, sabemos que esta válvula se apropria perfeitamente para as condições de funcionamento acima mencionadas. Válvulas reguladoras de pressão para gases trabalhar. não se devia exceder determinadas velocidades de fluxo nas tubagens. Se o plano de projecção não prescrever dados, recomendamos para quedas de pressão subcríticas ou seja, se Page No. DM/ Standing Este exemplo demonstra que, tendo-se perfeito conhecimento do comportamento de fincionamento, as válvulas também podem ser aplicadas para casos especiais fora dos campos de aplicação mencionados no catálogo. até 10 m até 100 m até 1 até 10 acima de Os valores orientativos aproximados valem para tubagens de diâmetro a partir de DN 80. Para diâmetros menores, devia utilizar-se velocidades de fluxo menores. Para calcular a velocidade de fluxo, necessita-se do fluxo volumétrico sob condições de funcionamento. Ele pode ser calculado como segue: para quedas de pressão supercríticas ou seja, se De acordo com o nosso exemplo, os volumes de fluxo a montante e a jusante da válvula são QN Q1 Q2 ρn p t1 t2 w1 w2 d1 d2 Fluxo volumétrico em estado padrão Fluxo volumétrico a montante da válvula Fluxo volumétrico a jusante da válvula Densidade em estado padrão Temperatura de entrada Temperatura de saída Velocidade na tubagem antes da válvula Velocidade na tubagem depois da válvula Diâmetro da tubagem antes da válvula Diâmetro da tubagem depois da válvula kg/m³ Exemplo: Procura-se uma válvula redutora de pressão em aço inoxidável para QN máx CO2, temperatura de funcionamento 20, densidade 2 kg/m³, pressão de admissão acima da atmosférica; pressão secundária a regular 7 acima da atmosférca. A queda de pressão é subcrítica, porque é Se o projectista no nosso exemplo admitir unicamente velocidades de fluxo máximas de 20 a montante da válvula e de 15 a jusante, os diâmetros das tubagens necessárias são: Consequentemente, recomendariamos uma tubagem DN 50 a montante da válvula e uma DN 65 a jusante. No nosso exemplo, teríamos então as velocidades de fluxo por isso Valor s 1,3 x valor = 1,3 x 11,54 = 15 válvula de regulação pode ser um a dois tamanhos abaixo do diâmetro nominal da tubagem a montante. A jusante da válvula, a tubagem terá de ser possivelmente alargada vários tamanhos - de acordo com a velocidade de fluxo - isto vale sobretudo para as válvulas que trabalham com circuito de comando.

4 As nossas tabelas de selecção e folhas de dados, contêm os dados 502, 505, 506, 510, 762 e 765 ainda trabalham satisfatoriamente também a pequenos débitos. encontre nos limites superiores. Para por exemplo 2,3 de pressão a regular, tome a gama de ajuste de 0,8-2,5 e não a de 2-5 com a gama de ajuste 0,8-2,5 ainda pode trabalhar satisfatoriamente Procura-se uma válvula de excesso de fluxo que possa soprar 2000 de ar quente, 60, a 4 para a atmosfera. A queda de pressão é supercrítica, porque é por isso Valor s 1,3 x valor = 1,3 x 32,3 = 42 O volume de fluxo sob condições de funcionamento é No caso de fluidos tóxicos ou inflamáveis, é necessário prever eventualmente uma tampa de mola fechada - possivelmente provida de uma junta de vedação por parafuso de ajuste e de um ponto para conexão de uma tubagem de fuga (saída roscada na tampa da mola) de modo a que, na eventualidade de uma avaria da peça de comando, o fluido derramado possa ser descarregado. Mediante os dados de funcionamento, já apurámos que o valor s devia ser de pelo menos 15. Segundo a nossa tabela de selecção, há várias séries de válvulas disponíveis que se apropriam. Nós decidimo-nos pela válvula redutora de pressão do tipo 652 DN 50, valor s 18, gama de ajuste 4 8. A versão padrão desta válvula é de materiais que se apropriam perfeitamente para o nosso caso de aplicação. Além disso é caracterizada por regulação de alta qualidade, peso reduzido, boa qualidade da superfície e um preço extremamente baixo para válvulas de aço inoxidável. Com base nos dados calculados e considerando as propriedades do fluido, decidimo-nos pela válvula de excesso de fluxo MANKENBERG UV 4.1 DN 100, valor s 100, gama de ajuste 2-5 ; uma válvula de relativamente baixo custo e de regulação precisa que se apropria perfeitamente para o nosso caso de aplicação. Válvulas reguladoras de pressão para vapor trabalhar. Dado que na maior parte dos casos não há tabelas nem diagramas para o peso específico do vapor de água, com as fórmulas abaixo que tratam o vapor de água como gás ideal, pode obter-se um resultado suficientemente exacto. Page No. DM/ Standing e a uma velocidade de fluxo máxima admitida de 20, o diâmetro mínimo da tubagem é de para quedas de pressão subcríticas ou seja, se para quedas de pressão supercríticas ou seja, se G Q1 Q2 p t1 t2 w1 w2 d1 d2 Fluxo mássico Fluxo volumétrico a montante da válvula Fluxo volumétrico a jusante da válvula Temperatura de entrada Temperatura de saída Velocidade na tubagem antes da válvula Velocidade na tubagem depois da válvula Diâmetro da tubagem antes da válvula Diâmetro da tubagem depois da válvula kg/h Exemplo: Procura-se uma válvula redutora de pressão em aço inoxidável que possa reduzir 1100 kg/h de vapor saturado de 7 para 4. A queda de pressão é subcrítica, porque é Dado que não conhecemos nem volume específico nem a temperatura, utilizamos a fórmula seguinte A temperatura do vapor de água em estado saturado ( vapor saturado ) pode ser calculada mediante a fórmula seguinte Depois de calcularmos a temperatura

5 calculamos encontre nos limites superiores. Para por exemplo 2,3 de pressão a regular, tome a gama de ajuste de 0,8-2,5 e não a de 2-5 com a gama de ajuste 0,8-2,5 ainda pode trabalhar satisfatoriamente Valor s 1,3 x valor = 1,3 x 12,9 = 16,8 não se devia exceder determinadas velocidades de fluxo nas tubagens. Se o plano de projecção não prescrever dados, recomendamos no lado de sucção de bombas centrífugas no lado de sucção de bombas de êmbolo no lado premente da bomba As valores orientativos aproximados valem para tubagens de diâmetro a partir de DN 80. Para diâmetros menores, devia utilizar-se velocidades de fluxo menores. Para calcular a velocidade de fluxo, necessita-se do fluxo volumétrico sob condições de funcionamento. Ele pode ser calculado como segue: De acordo com o nosso exemplo, os volumes de fluxo a montante e a jusante da válvula são Mediante os dados de funcionamento, já apurámos que o valor s devia ser de pelo menos 16,8. Segundo a nossa tabela de selecção, há várias séries de válvulas disponíveis que se apropriam. Nós decidimo-nos pela válvula redutora de pressão do tipo 652 DN 50, valor s 18, gama de ajuste 2 5. A versão padrão desta válvula é de materiais que se apropriam perfeitamente para o nosso caso de aplicação. Além disso é caracterizada por regulação de alta qualidade, peso reduzido, boa qualidade da superfície e um preço extremamente baixo para válvulas de aço inoxidável. Procura-se uma válvula redutora de pressão para reduzir a pressão de 8 t/h de vapor quente, 460, para sopro da fuligem de uma caldeira a vapor, de 100 para 20. A queda de pressão é supercrítica, porque é Dado que actualmente não conhecemos o volume específico, calculamos Se o projectista no nosso exemplo admitir unicamente velocidades de fluxo máximas de 25, os diâmetros das tubagens necessárias são: Consequentemente, recomendariamos uma tubagem DN 65 a montante da válvula e uma DN 80 a jusante. Page No. DM/ Standing No nosso exemplo, teríamos então as velocidades de fluxo na tubagem Valor s 1,3 valor = 1,3 x 9,33 = 12,1 O volume de fluxo sob condições de funcionamento é válvula de regulação pode ser um a dois tamanhos abaixo do diâmetro nominal da tubagem a montante. A jusante da válvula, a tubagem terá de ser possivelmente alargada vários tamanhos - de acordo com a velocidade de fluxo - isto vale sobretudo para as válvulas que trabalham com circuito de comando e a uma velocidade de fluxo máxima admitida de 50, o diâmetro mínimo da tubagem é de Consequentemente, recomendariamos uma tubagem de diâmetro nominal DN 50 a montante da válvula e uma DN 100 a jusante. As nossas tabelas de selecção e folhas de dados, contêm os dados 152, 505 e 701 por exemplo ainda trabalham satisfatoriamente também com pequenos débitos. Com base nos dados calculados e considerando as condições de funcionamneto especiais, decidimo-nos pela válvula redutora de pressão de assento duplo, tipo DM 401 ZK DN 50/80, valor s 16, gama de ajuste 15-25, com dispositivo de evaporação ajustável e assentos e cones blindados - Uma versão comprovada, desde há muito, em muitos sistemas de sopro de fuligem.