Há algumas questões de projeto de engenharia que precisam ser respondidas para ajudar a manter a intenção do projeto do sistema. Neste guia, você conhecerá 18 etapas sobre como dimensionar e selecionar corretamente válvulas, atuadores e conjuntos.
1. Determine o tipo de válvula. Saber disso antecipadamente nos permitirá fazer ajustes em nosso dimensionamento e seleção.
2. Determine o meio que está sendo controlado.
3. Determine a vazão do equipamento a ser controlado. (Isso deve ser fornecido ou na programação da bobina.)
4. Determine a queda de pressão especificada. Para a autoridade correta da válvula, a queda de pressão na válvula deve ser igual à queda de pressão total no ramal controlado, incluindo a válvula.
Dimensionamento da Válvula - Equação
 A fórmula para determinar Cv para válvulas de água |  Ao trabalhar com água, isso pode ser simplificado |
S = Gravidade específica da mídia
CV = Coeficiente de Fluxo
Q = Fluxo Volumétrico (gpm) com válvula totalmente aberta
ΔP = Pressão Diferencial (psi) com válvula totalmente aberta
Calculando Fluxo de GPM
 O requisito de GPM pode ser determinado se o requisito de BTU/h e o ΔT desejado de água forem conhecidos. |  O GPM pode ser determinado com mais precisão se a % de glicol for conhecida. |
GPM = vazão em galões/minuto
q = Calor adicionado ou removido em BTU/h
ΔT = Aumento ou queda da temperatura da água na bobina
S ou SG = Gravidade Específica da mídia
Cp = Calor específico do meio
Determinando uma taxa de fluxo nominal
As temperaturas diferenciais comuns para equipamentos de água gelada são 12ºF, E 20ºF para sistemas de água quente. Isso deve ser verificado novamente com o engenheiro de projeto sobre quais são os diferenciais de equipamento pretendidos para as bobinas, bem como para os principais equipamentos, como caldeiras e resfriadores no sistema.
Se o glicol estiver sendo usado no sistema, algumas modificações na equação superior podem ser feitas para acomodar a diferença na gravidade específica e no calor específico de um fluido misturado em comparação com a água padrão.
Gravidade Específica de Soluções de Glicol
Para compensar uma mistura de água/glicol, a equação anterior para GPM requer duas informações adicionais. A primeira coisa que você precisa é a gravidade específica da mistura de água/glicol nas porcentagens da mistura. Isso pode ser obtido no gráfico de Gravidade Específica de Soluções de Glicol. Nos sistemas hidrônicos da América do Norte, 50/50% de água/glicol é típico. A maioria dos fabricantes classificou seus equipamentos para limites de mistura semelhantes.
| Gravidade Específica - SG - | Solução de etilenoglicol (% por volume) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Temperatura (ºF) | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 | 65 | 100 |
| -40 | 1) | 1) | 1) | 1) | 1.12 | 1.13 | 1) |
| 0 | 1) | 1) | 1.08 | 1.10 | 1.11 | 1.12 | 1.16 |
| 40 | 1.048 | 1.057 | 1.07 | 1.088 | 1.1 | 1.11 | 1.145 |
| 80 | 1.04 | 1.048 | 1.06 | 1.077 | 1.09 | 1.095 | 1.13 |
| 120 | 1.03 | 1.038 | 1.05 | 1.064 | 1.077 | 1.82 | 1.115 |
| 160 | 1.018 | 1.025 | 1.038 | 1.05 | 1.062 | 1.068 | 1.049 |
| 200 | 1.005 | 1.013 | 1.026 | 1.038 | 1.049 | 1.054 | 1.084 |
| 240 | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 1.067 |
| 280 | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 1.05 |
- 1)Abaixo do ponto de congelamento
- 2)Acima do ponto de ebulição
Calor Específico de Soluções de Glicol
Você também precisará do calor específico da mistura de água/glicol nas porcentagens projetadas para obter a vazão nominal correta. Essa informação está disponível no gráfico de Calor Específico de Soluções de Glicol abaixo.
| Capacidade de Calor Específico – cp – (Btu/lb.ºF) | Solução de etilenoglicol (% por volume) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Temperatura (ºF) | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 | 65 | 100 |
| -40 | 1) | 1) | 1) | 1) | 0,68 | 0.703 | 1) |
| 0 | 1) | 1) | 0.83 | 0.78 | 0.723 | 0.7 | 0.54 |
| 40 | 0.913 | 0.89 | 0.845 | 0.795 | 0.748 | 0.721 | 0.562 |
| 80 | 0.921 | 0.902 | 0.86 | 0.815 | 0.768 | 0.743 | 0.59 |
| 120 | 0.933 | 0.915 | 0.875 | 0.832 | 0.788 | 0.765 | 0.612 |
| 160 | 0.94 | 0.925 | 0.89 | 0.85 | 0.81 | 0.786 | 0.64 |
| 200 | 0.953 | 0.936 | 0.905 | 0.865 | 0.83 | 0.807 | 0.66 |
| 240 | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 0.828 | 0.689 |
| 280 | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 2) | 0.71 |
- 1)Abaixo do ponto de congelamento
- 2)Acima do ponto de ebulição
- 1 Btu/(lbmºF) = 4.186,8 J/(kgºK) = 1 kcal/(kgºC)
5. Calcule Cv usando a equação para válvulas de água.
6. Determine o número de portas (2 ou 3 vias).
7. Determine a classificação de classe de pressão ANSI necessária (125 ou 250).
8. Determine a característica de fluxo necessária; normalmente porcentagem igual para aplicações de água e linear para aplicações de vapor.
9. Determine os requisitos de acabamento:
- Bronze / Latão (geralmente para aplicações de água com baixo ΔP)
- Aço inoxidável (geralmente para aplicações de água com ΔP mais alto e aplicações de vapor)
10. Determine o tipo de gaxeta, se aplicável (Padrão ou Alta Temperatura)
11. Determine o tipo de conexão mecânica ao sistema de tubulação. (NPT-FxF, NPT – FxUM, Flangeado, Suor, etc.)
12. Para o atuador, determine os requisitos de Posição Normal e Segurança contra Falhas
- NÃO – Normalmente Aberto
- NC – Normalmente Fechado
- SR – Spring Return ou Fail-Safe
- NSR – Retorno fora da primavera ou falha no local
13. Determine o tipo de atuador e sinal de controle (2 posições, flutuante, 0-10 VCC, etc.).
14. Determine se a substituição manual é necessária.
15. Com base em todas essas informações, selecione um conjunto de válvula que pode ser solicitado.
16. Verifique a pressão de fechamento (especificada ou pelo menos a pressão diferencial do sistema).
17. Calcule a queda de pressão real com base na válvula selecionada usando a fórmula CV
18. Verifique a autoridade percentual, onde: A autoridade percentual deve estar entre 25% e 50%.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The medium being controlled significantly affects valve sizing and selection. Different mediums have unique properties, such as density, viscosity, and corrosiveness, which influence valve performance. For example, valves controlling water flow may require different sizing and materials compared to those controlling steam or refrigerants. Accurate identification of the medium ensures the selected valve can handle the specific demands of the application.
Determining the flow rate of equipment to be controlled is crucial for proper valve sizing and selection. The flow rate affects the valve’s ability to control the medium effectively, and incorrect sizing can lead to poor system performance, energy waste, or even equipment damage. The flow rate should be obtained from the coil schedule or provided by the equipment manufacturer to ensure accurate valve selection.
The specified pressure drop is critical for correct valve authority. The pressure drop across the valve should be equal to the total pressure drop in the system to ensure the valve can control the flow effectively. If the pressure drop is too high or too low, the valve may not be able to maintain the desired flow rate, leading to system inefficiencies or even failure. Proper calculation of the specified pressure drop ensures the selected valve has sufficient authority to control the medium.
Common mistakes to avoid when sizing and selecting valves, actuators, and assemblies include oversizing or undersizing valves, incorrect actuator selection, and inadequate consideration of system dynamics. These mistakes can lead to poor system performance, energy waste, and even equipment failure. By following the 18 steps outlined in this guide, engineers can avoid these common mistakes and ensure proper valve sizing and selection for their HVAC systems.
Valve authority and valve sizing have a significant impact on system performance. A valve with insufficient authority may not be able to control the flow effectively, leading to system inefficiencies, energy waste, or even equipment damage. Conversely, a properly sized valve with sufficient authority ensures the system operates within design specifications, maintaining optimal performance and efficiency. Accurate valve sizing and selection are critical for achieving design intent and ensuring reliable system operation.
Best practices for documenting valve sizing and selection calculations include maintaining a clear and concise record of calculations, assumptions, and references. This documentation should include the valve type, size, and material, as well as the actuator selection and assembly configuration. Accurate and thorough documentation enables easy verification of calculations, facilitates troubleshooting, and ensures knowledge retention for future system modifications or upgrades.
