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Dimensionamento da Válvula de Controle - Coggle Diagram
Dimensionamento da Válvula de Controle
Dimensões da válvula de controle
As válvulas de controle lidam com todos os tipos de fluidos em temperaturas desde a faixa criogênica até bem acima de 538 ° C (1000 ° F)
A seleção de um conjunto de corpo de válvula de controle requer consideração particular para fornecer a melhor combinação disponível de estilo de corpo de válvula, material e projeto de construção para o serviço pretendido.
Os requisitos de capacidade e as faixas de pressão de operação do sistema também devem ser considerados na seleção de uma válvula de controle para garantir uma operação satisfatória sem despesas iniciais indevidas.
Antes de escolher o tipo de válvula é importante que todas as seguintes informações sejam fornecidas para qualquer conjunto de condições consideradas importantes:
-Tipo de fluido a ser controlado;
-Temperatura do fluido;
-Viscosidade do fluido;
-Concentrações de todos os constituintes, incluindo traços de impurezas;
-Condições do processo durante a inicialização, operações normais e desligamentos;
-Limpeza química que pode ocorrer periodicamente;
-Gravidade específica ou densidade do fluido;
-Taxa de fluxo de fluido;
-Pressão de entrada na válvula;
-Pressão de saída ou queda de pressão;
-Queda de pressão no desligamento;
-Nível máximo de ruído permitido, se pertinente, e o ponto de referência de medição;
-Graus de superaquecimento ou existência de lampejo, se conhecido;
-Tamanho da tubulação de entrada e saída e programação;
-Informações especiais de marcação necessárias.
Dimensionamento do Atuador
Os atuadores são selecionados combinando a força necessária para movimentar a válvula com um atuador que pode fornecer essa força. Para válvulas rotativas, um processo semelhante corresponde ao torque necessário para acionar a válvula com um atuador que fornecerá esse torque. O mesmo processo fundamental é usado para atuadores pneumáticos, elétricos e eletro-hidráulicos.
Válvulas Globo
A força necessária para operar uma válvula globo inclui:
Força para superar o desequilíbrio estático do obturador da válvula;
Força para fornecer uma carga de assento;
Força para superar o atrito da embalagem;
Forças adicionais necessárias para certas aplicações ou construções específicas.
Características de fluxo da válvula de controle
A característica de fluxo de uma válvula de controle é a relação entre a taxa de fluxo através da válvula e o curso da válvula, pois o curso varia de 0 a 100%.
A característica de
fluxo inerente
refere-se à característica observada com uma queda de pressão constante na válvula.
A característica de
vazão instalada
significa aquela obtida em serviço onde a queda de pressão varia com a vazão e outras mudanças no sistema.
A caracterização das válvulas de controle fornece uma estabilidade da malha de controle relativamente uniforme ao longo da faixa esperada de condições operacionais do sistema.
Para estabelecer a característica de fluxo necessária para corresponder a um determinado sistema, é necessária uma análise dinâmica da malha de controle.
A característica de fluxo ideal seria
ser aquele que resultaria em uma característica instalada linear e um ganho instalado uniforme.
Dimensionamento da válvula
Embora os métodos de dimensionamento de válvula padrão funcionem bem para a maioria
das situações de dimensionamento de válvulas de controle, é importante observar que os padrões exigem limites para seu uso.
Os requisitos padrões para uma precisão razoável são:
-Componente único, fluidos monofásicos;
Fluidos newtonianos;
-Gases e vapores ideais;
-Razão ideal de calor específicos na faixa 1,08 <γ <1,65 para gases e vapores;
-Válvulas com Xt ≤ 0,84;-Válvulas com Cv / dˆ2 <30.
Dimensionamento de válvulas para líquidos
A seguir está um procedimento passo a passo para o dimensionamento das válvulas de controle para fluxo de líquido usando o procedimento ISA e IEC. Estritamente falando, este método de dimensionamento é válido apenas para fluidos de um único componente, no entanto, misturas de vários componentes podem ser usadas com cuidado.
Cada uma dessas etapas é importante e deve ser considerada durante qualquer procedimento de dimensionamento da válvula. É importante observar que os valores Cv e os valores FL são conjuntos correspondentes. Se um Cv diferente for usado, o FL correspondente para essa válvula e o curso da válvula devem ser obtidos na literatura do produto.
Especifique as variáveis necessárias para dimensionar a válvula da seguinte forma: -Design desejado; -Fluido de processo (água, óleo, etc.); - Condições de serviço adequadas; -q ou w, P1, P2 ou ∆P, T1, ρ1 / ρo, Pv, Pc e ν;
Determine as constantes da equação, N1 e N2. N1 e N2 são constantes numéricas contidas nas equações de fluxo para fornecer um meio de usar diferentes sistemas de unidades.
Determine FP, o fator de geometria da tubulação, e FLP, o fator de recuperação de pressão do líquido ajustado para os acessórios conectados.
Determine a queda de pressão a ser usada para dimensionamento, ∆P_sizing.
Quando a diferença entre a pressão a montante e a jusante for alto o suficiente, o líquido pode começar a vaporizar, causando fluxo obstruído.
Calcule Cv. Se este valor Cv não estiver próximo da estimativa usada na etapa 3, itere usando esse novo valor Cv e o FL correspondente das informações do produto.
Dimensionamento de válvulas para líquidos compressíveis
A seguir está um procedimento de multiplas etapas para o dimensionamento de válvulas de controle para fluxo compressível usando o procedimento padronizado ISA. Cada uma dessas etapas é importante e deve ser considerada durante qualquer procedimento de dimensionamento da válvula.
Especifique as variáveis necessárias exigidas para dimensionar a válvula da seguinte forma:
Projeto da válvula desejada (por exemplo, globo balanceado com gaiola linear),
Fluido de processo (ar, gás natural, vapor, etc.) e
Condições de serviço adequadas
q ou w, P1, P2 ou ∆P, T1, M, γ e Z1 ou ρ1.
Determine as constantes da equação, N2, N5 e N6, N8 ou N9, dependendo dos dados de processo disponíveis e das unidades usadas.
Determine F, a geometria da tubulação fator P, e xTP, o fator de razão de queda de pressão ajustado para acessórios conectados.
Determine a taxa de queda de pressão a ser usada para dimensionamento, dimensionamento x, e o fator de expansão, Y.
Calcule Cv.
Processo de seleção de válvulas
Devemos considerar os seguintes itens:
Determine as condições do serviço P1, ∆P, Q, T1, propriedades do fluido, ruído permitido, etc.
Selecione a classe de pressão ANSI apropriada necessária para o corpo e o interno da válvula.
Calcule o Cv preliminar necessário Verifique os níveis de ruído e cavitação.
Selecione o tipo de corte
Se não houver indicação de ruído ou cavitação, escolha o interno padrão. Se o ruído aerodinâmico for alto, escolha um corte de redução de ruído. Se o ruído do líquido for alto e / ou cavitação for indicada, escolha um corte de redução de cavitação.
Selecione o corpo da válvula e o tipo de corte Selecione o corpo da válvula e o tamanho do interno com o Cv necessário. Observe as opções de deslocamento, grupo de compensação e desligamento.
Selecione Materiais de acabamento Selecione materiais de acabamento para sua aplicação. Certifique-se de que o compensador selecionado esteja disponível no grupo de compensadores para o tamanho de válvula selecionado.
Considere as opções Considere as opções de fechamento, vedação da haste, etc.
Materiais do corpo da válvula
A seleção do material do corpo é geralmente baseada na pressão, temperatura, propriedades corrosivas e propriedades erosivas do meio de fluxo. Às vezes, é necessário chegar a um acordo na seleção de um material. Por exemplo, um material com boa resistência à erosão pode não ser satisfatório devido à fraca resistência à corrosão ao manusear um fluido específico.
Algumas condições de serviço requerem o uso de ligas e metais exóticos para resistir a propriedades corrosivas específicas do fluido que flui. Esses materiais são muito mais caros do que os metais comuns, portanto, a economia também pode ser um fator na seleção de materiais. Felizmente, a maioria das aplicações de válvula de controle lida com fluidos relativamente não corrosivos a pressões e temperaturas razoáveis.
Portanto, o
aço carbono fundido
é o material do corpo da válvula mais comumente usado e pode fornecer um serviço satisfatório a um custo muito mais baixo do que os materiais de liga exóticos.