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

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