Perda de pressão em válvulas

Quando o fluxo passa por uma válvula ou qualquer outro dispositivo de restrição, ele perde energia, em hidráulica é comum chamar a queda de pressão de perda de carga.

O coeficiente de vazão(fluxo) (Q) é um fator de projeto que relaciona a perda de carga (Δh) ou a queda de pressão (ΔP) através da válvula com a taxa de fluxo (Q).

Cada válvula tem seu próprio coeficiente de fluxo (Q). Sendo es Isso depende de como a válvula foi projetada para permitir que o fluxo passe pela válvula. Portanto, as principais diferenças entre os diferentes coeficientes de fluxo vêm do tipo de válvula e, claro, da posição de abertura da válvula.

O coeficiente de fluxo Entender o que é o coeficiente de vazão é importante para selecionar a melhor válvula para uma aplicação específica. Para o caso das válvulas que vão ficar aberta maior parte do tempo, recomenda-se selecionar uma válvula com baixa perda de carga evitando assim perdas de vazão no circuito hidráulico

Quando o sistema precisa de válvulas de controle, os valores de coeficientes vão variar conforme a posição de abertura da válvula, devendo se adequar conforme as necessidades e requisitos da aplicação.

Para uma mesmo range de vazão um coeficiente de fluxo mais alto significa queda de pressão mais baixa na válvula.( menor perda de carga)

Dependendo do fabricante, tipo de válvula, aplicação, o coeficiente de vazão pode ser expresso de várias maneiras. O coeficiente pode ser adimensional ou com unidades se parâmetros como diâmetro ou densidade forem considerados dentro do coeficiente ou apenas na equação.

A maior parte da indústria de válvulas padronizou o coeficiente de fluxo (K). É referenciado para água em uma temperatura específica e unidades de taxa de fluxo e queda de pressão. A válvula do mesmo modelo possui coeficientes diferentes para cada diâmetro.

Kv é o coeficiente de fluxo em unidades métricas. É definida como a vazão em metros cúbicos por hora [m3 / h] de água a uma temperatura de 16º Celsius com uma queda de pressão na válvula de 1 bar.

Cv é o coeficiente de fluxo em unidades imperiais. É definida como a taxa de fluxo em galões americanos por minuto [gpm] de água a uma temperatura de 60º fahrenheit com uma queda de pressão na válvula de 1 psi.

Kv = 0,865 · Cv
Cv = 1.156 · Kv

Nas válvulas que descarregam o fluxo diretamente no meio ambiente, é utilizado o Coeficiente de Descarga adimensional (C).

2. O que significa fator Cv?

A definição do fator Cv é o número de galões americanos por minuto que passará por uma válvula com uma queda de pressão de um (1) PSI.

Este ‘fator’ é determinado fisicamente contando o número de galões que passam por uma válvula com um (1) PSI aplicado à pressão na entrada da válvula e zero (0) pressão na saída. Cv é uma constante matemática. Para uma queda de pressão diferente de um (1) PSI, use a fórmula na resposta número 10 abaixo.

3. Cada válvula tem um fator Kv?

Não. Os fatores Cv normalmente se aplicam a válvulas de corte totalmente abertas / totalmente fechadas, como válvulas solenóides, válvulas de esfera, etc .; Válvulas que são mantidas abertas sem auxílio de pressão de líquido na tubulação.

4. Quais válvulas não possuem fator Cv?

Fatores Cv normalmente não se aplicam a válvulas de modulação ou regulagem, válvulas de retenção com mola, etc., que incorporam uma mola de controle, uma vez que mais de um (1) PSI é necessário apenas para começar a posicionar tais válvulas.

5. O que é Delta P?

Um termo comumente usado, Delta P ou seu símbolo geralmente se refere à queda de pressão em um componente da tubulação, como uma válvula ou filtro.

(do grego Delta) é a ‘mudança’ em algo; neste caso, uma mudança ou queda na pressão. Para determinar o Delta P através de uma válvula, simplesmente subtraia a pressão de saída (P2) da pressão de entrada (P1). A equação é

ΔP = P1 – P2

6. Por que a queda de pressão é importante?

A queda de pressão A perda de carga(queda de pressão) é um fator crítico no dimensionamento e na aplicação da válvula. devendo ser de conhecimento do engenheiro que projeta o sistema para garantir a seleção adequada da válvula.

7. Que fatores determinam a queda de pressão em uma válvula?

Os fatores mais críticos são o tamanho do orifício e o diâmetro interno da tubulação . Um exemplo seria uma válvula de esfera de 1 ″ de porta total / totalmente aberta com um Cv típico de 40 versus uma válvula de diafragma de 1 ″ totalmente aberta com um Cv típico de 15, neste caso fica fácil identificar a diferença construtiva o tornando os coeficientes de vazão totalmente distintos.

8. O que é contrapressão?

A contrapressão é simplesmente definida como a pressão encontrada a montante da válvula isto é a pressão encontrada na saída ou “parte traseira” de uma válvula. Essa contrapressão pode ser gerada por restrições posteriores.

9. O que cria contrapressão e por que é importante saber?

A resistência ao fluxo em sistemas de tubulação cria contrapressão. Muitos são os componentes que encontramos na tubulação, como bicos de pulverização, filtros e conexões redutoras, podem contribuir para a contrapressão e a perda de pressão.

É importante saber a contrapressão presente (ou potencial) em um sistema de tubulação ao instalar ou especificar uma válvula, uma vez que muitos projetos de válvula podem ser adversamente afetados se suas classificações máximas forem excedidas.

10. Qual é a relação entre a taxa de fluxo (GPM) e a queda de pressão?

A queda de pressão e a taxa de fluxo são interdependente insto é uma depende da outra. Quanto maior a taxa de fluxo através de uma restrição, como uma válvula, maior será a queda de pressão. Por outro lado, quanto menor a taxa de fluxo, menor a queda de pressão.

11. Como o GPM, o fator Cv e a pressão delta funcionam juntos para dimensionar uma válvula?

Pelo menos dois desses elementos são necessários para especificar corretamente uma válvula. Aqui estão as fórmulas de fluxo.
Onde G = Gravidade Específica do Fluido (Densidade)

12. Entendo os tipo de válvulas e tipos de atuadores?

Tipos de válvulas

O operativo do membro de fechamento de válvula

As válvulas podem ser definidas de algumas formas como por exemplo.
O seu formato:
Seu modo de fechamento;
Seu funcionamento;

Válvula multi-voltas (válvulas de movimento linear):

O eixo de fechamento tem um deslocamento linear geralmente girando sua haste roscada várias vezes.
Esta operação é lenta, mas fornece precisão e estabilidade para posicionar o membro de fechamento, o que é necessário em algumas válvulas de controle.
Tipos de válvulas: Válvula de gaveta, Válvula de globo, Válvula de cone fixo, Válvula de agulha e Válvula de aperto.

Válvula de um quarto de volta (válvula rotativa):

O manopla de fechamento assim como seu eixo giram 0º – 90º; da posição totalmente aberta para a posição totalmente fechada.
São válvulas de abertura / fechamento rápido.
Tipos de válvulas: Válvula de esfera, Válvula borboleta, Válvula macho, Válvula esférica.

A funcionalidade/ aplicação da válvula

Controle: regulagem de pressão / vazão.
Fechamento em fluxo excessivo. (ou seja, fechamento imediato se a tubulação a jusante for quebrada acidentalmente).
Proteção contra sobrepressão.
Prevenção de refluxo (válvula de retenção).
Serviço liga / desliga.

A natureza e as condições físicas do fluxo

Temperaturas baixas / altas.
Baixa / alta pressão.
Risco de cavitação.
Propriedades corrosivas ou erosivas do fluxo.
Viscosidade: Gás, líquido, sólido.
Requisitos de higiene (para a indústria alimentar ou farmacêutica…).
Explosão e risco de inflamabilidade (indústria química, petroquímica).

Outras formas de classificação de válvula

Nível de vazamento admissível.
Conexão ao tubo.
Uma direção única do fluxo ou fluxo bidirecional.
Número de portas: a maioria das válvulas possui duas portas, chamadas de entrada e saída. Mas, para as mesmas aplicações, existem válvulas configuradas com várias portas. Elas podem ser válvulas de três e quatro vias.
Ângulo entre a porta de entrada e saída da válvula.

Tipos de Atuadores

Atuadores para válvulas podem ser classificados em várias características:

Pelo tipo de movimento

Multi-voltas.
Quarto de volta.
Linear.
Alavanca.

Pela fonte de energia

Manual
Elétrico: eles podem ser derivados por corrente contínua e alternada.
Pneumático: eles usam ar ou gás sob pressão para criar movimento. São amplamente utilizados na indústria devido ao seu baixo custo. Em caso de falha, eles são fáceis de diagnosticar ou reparar em campo, ao invés de atuadores elétricos.
Oleo-Hidráulico

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