Post on 15-Apr-2017
Conceito Prático para Dimensionamento
Eduardo Vaz
Válvulas de Controle de Vazão
FCV
Válvula de Controle Malha de Controle
1. Conter o fluido do processo, suportando todos os rigores das condições de
operação. Como o fluido do processo passa dentro da válvula, ela deve ter
características mecânicas e químicas para resistir à pressão, temperatura,
corrosão, erosão, sujeira e contaminantes do fluido.
Válvula de Controle Funções
2. Responder ao sinal de atuação do controlador. O sinal padrão é aplicado ao
atuador da válvula, que o converte em uma força, que movimenta a haste, em
cuja extremidade inferior está o obturador, que varia a área de passagem do
fluido pela válvula.
3. Variar a área de passagem do fluido manipulado. A válvula de controle
manipula a vazão do meio de controle, pela alteração de sua abertura.
4. Absorver a queda variável da pressão da linha. Em todo o processo, a válvula é
o único equipamento que pode fornecer ou absorver queda de pressão
controlável.
Queda de Pressão ou Pressão Diferencial - ΔPComportamento Fluídodinâmico
Capacidade de Vazão CV - KV
Este é utilizado para indicar a quantidade de água a 60°F (15,56°C) que podem
fluir através de uma válvula totalmente aberta e com uma queda de pressão de 1
psi (0,07 kgf/cm²) através dela. Essa quantidade de fluxo indicada nas tabelas dos
fabricantes é a quantidade de água em gpm (Galões por Minuto). Para outros
líquidos a densidade do fluido deve ser corrigida em relação àquela da água e em
sua temperatura de escoamento real na entrada da válvula. Se o fluido for
compressível, os valores de CV’s são os mesmos, porém, a equação para
dimensionamento será diferente e sua densidade também deve ser corrigida, mas
agora em relação ao ar.
O dimensionamento e seleção de uma válvula de controle devem garantir uma
operação confiável nas condições de projetos e operação especificadas. Os
cálculos de dimensionametos devem estar baseados na norma ISA 75.01.01 –
Flow Equations for Sizing Control Valves.
Capacidade de Vazão Tabela de KV e CV para Válvulas AZ
DN NPS A1 (cm²)STANDARD STANDARD "A" EXTRA
STDSTD "A"
EXTRAKV CV KV CV KV CV
15 1/2" 1,76 15 17 15 17 18 20 0,4 0,36 0,26
20 3/4" 3,14 17 19 17 19 26 30 1 0,96 0,12
25 1" 4,9 22 25 22 25 45 52 1,2 1,15 0,29
32 1 1/4" 8,04 51 59 51 59 75 87 0,6 0,64 0,15
40 1 1/2" 12,5 85 99 85 99 122 141 0,6 0,57 0,13
50 2" 19,6 165 191 165 191 204 237 0,3 0,33 0,21
65 2 1/2" 33,2 267 310 267 310 343 398 0,3 0,34 0,11
80 3" 50,2 296 343 296 343 343 398 0,8 0,78 0,26
80S 3"S 50,2 492 571 492 571 0,3 0,28
100 4" 78,5 233 270 233 270 884 1025 1,8 1,82 0,08
100S 4"S 78,5 763 885 763 885 0,3 0,26
125 5" 122,6 852 988 852 988 0,6 0,56
150 6" 176,6 912 1058 912 1058 2079 2412 0,9 0,93 0,06
200 8" 314 1583 1836 1583 1836 3840 4554 1,6 1,63 0,05
250 10" 490,6 1949 2261 1949 2261 6085 7058 1,6 1,61 0,04
300 12" 706,5 3314 3844 3314 3844 1,2 1,17
350 14" 962,1 4473 5189 4473 5189 0,2 0,19
400 16" 1256,6 6254 7244 6245 7244 0,2 0,19
Capacidade de Vazão KV - Válvulas com Obturador Caracterizado
Fenomenos FísicosCavitação
Ela é definida como um fenômeno físico, e de duplo estágio, que ocorre no
controle de líquidos devido à formação de bolhas de vapor e conseqüente
implosão, retornando ao estado líquido, após a pressão a jusante ter sido
recuperada novamente. Parte da vaporização causada no líquido durante a
redução de pressão, abaixo de sua pressão de vapor, se condensa e retorna ao
estado líquido. No local onde ocorre a implosão das bolhas são geradas “crateras”
na superfície da peça atacada devido à retirada de material que, a
principio, pode dar a impressão de corrosão. Essa retirada de material é a causa
do ruído hidrodinâmico, comum em condições cavitantes.
A formação das bolhas ocorre quando a pressão do líquido é reduzida abaixo da
pressão de vapor* deste, isto literalmente causa sua ebulição, reduzindo sua
capacidade de vazão devido ao maior volume que é ocupado pelas bolhas de
vapor em relação ao volume do líquido.
Fenomenos FísicosCavitação
Fenomenos FísicosFlashing
Definido como um fenômeno físico, e de estágio único, no qual bolhas de vapor
também são formadas abaixo da pressão de vapor do líquido, reduzindo a
capacidade de vazão efetiva da válvula, porém, neste caso não ocorre a implosão
das bolhas de vapor e o fluido segue a jusante da válvula como um fluido
bifásico, isto é, líquido e vapor.
A condição de flashing ocorre quando o valor de P2 for igual ou menor que o valor
de PV (pressão de vapor do líquido), e a pressão diferencial bloqueada (ou crítica)
for menor que a pressão diferencial real através da válvula. Quando o valor de P2
for maior que o valor de PV e a pressão diferencial bloqueada for menor que a
pressão diferencial real, ocorre a condição de cavitação.
Fenomenos FísicosFlashing
Fenomenos FísicosPressão Crítica
DimensionamentoDados de Processo Necessários
1. Dados quanto ao fluxo
- Vazão (máxima / normal e mínima);
- Pressão a montante (P1) e a jusante (P2) para vazão máxima, normal e mínima;
- Temperatura do fluxo;
2. Dados quanto ao fluído
- Identificação do fluído;
- Estado de fase do fluido (líquido, gasoso, mistura de fases);
- Densidade, peso específico ou peso molecular;
- Viscosidade (para líquidos);
- Pressão de vaporização (para líquidos);
- Pressão crítica;
- Temperatura crítica;
3. Dados da tubulação
- Diâmetro e schedule da tubulação ;
4. Materiais
- Materiais devem ser compatíveis com o fluído;
- Deve ser informada classe de vazamento permissível;
- Tipo de acionamento (manual, atuador pneumático, elétrico ou hidráulico);
DimensionamentoDados de Processo - Exemplo
TEMPERATURA MÁXIMAPRESSÃO VAPOR NA T MÁX.MASSA ESPEC. COND. OPER.PRESSÃO CRÍTICAVISCOSIDADE NA COND. OP.CV NORMAL CALCULADOCV MÁXIMO CALCULADOCV MÍNIMO CALCULADOCV SELECIONADO
∆P NA VAZÃO MÍN. Bar
5,466,18
3,53
PRES. ENTRADA - VAZ. MÁX. Bar-aPRES. ENTRADA - VAZ. MÍN. Bar-a
kg/m³Bar-a 165,8
ºCTEMPERATURA NORMAL
∆P NA VAZÃO MÁXIMA
PRESSÃO CONTROLADA
Bar
cP
2,20
140
VAZÃO MÍNIMA
Bar-a
FLUIDOESTADO FÍSICO
ºC
Bar
PRES. ENTRADA - VAZ. NORM. Bar-a
kg/h
kg/hkg/h
LÍQUIDO17635
----
92355,79
1319
2,11
0,533
PELO FORNECEDOR
PELO FORNECEDOR
CO
ND
IÇÕ
ES
DE
OP
ER
AÇ
ÃO
Bar
VAZÃO MÁXIMA
∆P NA VAZÃO NORMAL
VAZÃO NORMAL
WSA
0,81
PELO FORNECEDOR
21109
130
PELO FORNECEDOR
(2)
DimensionamentoDados de Processo – Exemplo Prático
6,0
8 B
ar-
a
5,46 Bar-a 4,65 Bar-a 21109 kg/h ou 16 m³/h
0,81 Bar
DimensionamentoCálculo do CV – Flow Chart
Fluídos
Incompressíveis
Fluídos
Compressíveis
Fluidos IncompressíveisEquação Principal
Fluidos IncompressíveisResultado
Minima Normal Maxima
Vazão gpm 7 13,16 70,4
Pressão P1 psi 89,63 83,97 79,19
∆P psi 51,19 31,9 11,74
Performance Calculada
Minima Normal Maxima
Capacidade CV 1,12 2,68 23,60
Ruído dBA 70 75 80
Válvula Selecionada
Diâmetro 2"
Tipo/ Obturador F 2 STD A "R"/ SRIII
KV 27
Obrigado pela sua atenção!
Eduardo Vaz
Vendedor Técnico – Interior SP
(11) 9 8168 – 9901
Vendas-sp3@az-armaturen.com.br