Dimensionamento de válvula e seleção de atuador

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.

Uma válvula de controle independente de pressão

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

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A fórmula para determinar Cv para válvulas de água
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Ao trabalhar com água, isso pode ser simplificado
Cálculo de Cv

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.
Calculando GPM

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)253040506065100
-401)1)1)1)1.121.131)
01)1)1.081.101.111.121.16
401.0481.0571.071.0881.11.111.145
801.041.0481.061.0771.091.0951.13
1201.031.0381.051.0641.0771.821.115
1601.0181.0251.0381.051.0621.0681.049
2001.0051.0131.0261.0381.0491.0541.084
2402)2)2)2)2)2)1.067
2802)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)253040506065100
-401)1)1)1)0,680.7031)
01)1)0.830.780.7230.70.54
400.9130.890.8450.7950.7480.7210.562
800.9210.9020.860.8150.7680.7430.59
1200.9330.9150.8750.8320.7880.7650.612
1600.940.9250.890.850.810.7860.64
2000.9530.9360.9050.8650.830.8070.66
2402)2)2)2)2)0.8280.689
2802)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%.