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Cálculo e seleção de Válvula redutora de pressão
EXEMPLO
Metodologia de cálculo
O cálculo de uma válvula redutora envolve a determinação da sua capacidade de fluxo, da faixa de ajuste necessária e a verificação de ruído e cavitação.
Cálculo da capacidade de fluxo
A relação entre a perda de pressão e o fluxo de água é chamada de capacidade de fluxo - Kvs.
Kvs - a capacidade de fluxo, é numericamente igual ao fluxo em m³/h através de uma válvula redutora completamente aberta quando a queda de pressão na válvula é de 1 bar.
Kv - o mesmo, para a abertura parcial da válvula.
Sabe-se que, quando o fluxo muda por um fator de 'n', a queda de pressão através da válvula muda por um fator de 'n²', sendo fácil determinar o Kv necessário da válvula redutora, substituindo o fluxo de projeto e a pressão excedente na equação de cálculo.
Alguns fabricantes recomendam selecionar uma válvula redutora com o valor Kvs mais próximo do valor Kv obtido. Essa abordagem permite maior precisão na regulação do fluxo abaixo do valor calculado, mas não permite aumentar o fluxo acima do valor desejado, o que muitas vezes é necessário. Não criticamos o método descrito acima, mas recomendamos selecionar válvulas redutoras de forma que a capacidade de fluxo necessária esteja na faixa de 50 a 70% do curso da haste. Uma válvula redutora calculada desta forma pode diminuir o fluxo com precisão em relação ao valor definido e aumentá-lo ligeiramente.
O algoritmo de cálculo acima gera uma lista de válvulas redutoras para as quais o valor de Kv requerido cai na faixa de 50 a 70% do curso da haste.
Como resultado do processo de seleção, é fornecida uma porcentagem de abertura da válvula redutora em que o excesso de pressão desejado é reduzido quando um fluxo de água especificado passa.
Seleção da faixa de ajuste
A faixa de ajuste da válvula redutora depende da força de compressão da mola. Algumas válvulas redutoras são equipadas com apenas uma mola e possuem apenas uma faixa de ajuste de pressão, enquanto outras podem ser equipadas com molas de diferentes rigidezes e ter várias faixas de ajuste. A pressão que a válvula redutora manterá deve estar dentro da faixa de ajuste.
Cálculo da possibilidade de cavitação
A cavitação é a formação de bolhas de vapor no fluxo de água que ocorre quando a pressão no fluxo cai abaixo da pressão de saturação do vapor de água. A equação de Bernoulli descreve o efeito de aumento da velocidade do fluxo e redução da pressão que ocorre quando o caminho do fluxo é estreitado. O caminho do fluxo entre o disco da válvula e o assento da válvula redutora é esse estreitamento, onde a pressão pode cair até a pressão de saturação, e o local mais provável para a formação de cavitação. As bolhas de vapor são instáveis, surgem subitamente e colapsam de forma igualmente abrupta, o que leva à erosão das partículas de metal dos componentes da válvula, o que inevitavelmente causa desgaste prematuro. Além do desgaste, a cavitação leva ao aumento do ruído durante a operação das válvulas redutoras.
Os principais fatores que afetam a ocorrência de cavitação são:
- Temperatura da água - quanto maior for, maior a probabilidade de cavitação.
- Pressão da água - antes da válvula redutora, quanto maior for, menor a probabilidade de cavitação.
- Pressão de estrangulamento - quanto maior for, maior a probabilidade de cavitação.
- Característica de cavitação da válvula - determinada pelas características do elemento de estrangulamento da válvula. O coeficiente de cavitação varia para diferentes tipos de válvulas redutoras e deve ser indicado em suas especificações técnicas, mas como a maioria dos fabricantes não especifica esse valor, o algoritmo de cálculo inclui uma faixa dos coeficientes de cavitação mais prováveis.
Após a verificação da cavitação, o seguinte resultado pode ser emitido:
- 'Não' - a cavitação não ocorrerá.
- 'Possível' - em algumas construções de válvulas, a cavitação pode ocorrer, recomenda-se alterar um dos fatores mencionados acima.
- 'Sim' - a cavitação ocorrerá, altere um dos fatores que afetam a cavitação.
Cálculo do ruído
A alta velocidade do fluxo na entrada da válvula redutora pode causar níveis elevados de ruído. Para a maioria dos ambientes em que as válvulas redutoras são instaladas, 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, recomenda-se não exceder essa velocidade ao selecionar uma válvula redutora.
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