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REGULAÇÃO DA PRESSÃO DIFERENCIALVálvula partner
FOCO TÉCNICOBalanceamento parte 7
A utilização dos reguladores de ΔP, para manter constante o diferencial nos terminais de um circuito secundário, é normalmente acompanhada pela instalação de uma válvula de balanceamento manual, chamada válvula partner, montada na tubagem de ida, em correspondência com a instalação da válvula de compensação na linha de retorno.A válvula partner é essencialmente uma válvula de balanceamento manual dotada de um obturador regulável através de um manípulo externo e duas tomadas de pressão colocadas nos terminais do obturador, utilizáveis para ligação do capilar à válvula de regulação de ΔP.
A válvula partner pode ser utilizada com duas modalidades diferentes conforme o modo como é ligado o capilar, antes ou depois do obturador.
43,5
32,5
21,5
10,5
0
LIGAÇÃO COM CAPILAR A JUSANTE DO OBTURADOR
Com o capilar ligado depois do obturador, a válvula partner fica no exterior do circuito no qual se pretende manter constante o ΔP.Esquematizando o circuito secundário tal como indicado na figura abaixo, a válvula partner não tem qualquer influência dentro do circuito controlado. Nos terminais do referido circuito, a válvula ΔP mantém um diferencial constante de ΔPCOST e, como vimos anteriormente, o caudal depende apenas do Kv da válvula de regulação.
Nesta configuração, a sua utilização é de auxílio do regulador de ΔP de modo a manter o diferencial a reduzir num valor aceitável. Na figura abaixo é esquematizado um circuito de um certo comprimento em que a altura manométrica dada pela bomba cresce, aproximando-se da própria bomba e, ao mesmo tempo, cresce o diferencial que a válvula de regulação de ΔP deve reduzir. Como é visível, passando do circuito A ao C, a altura manométrica que a válvula ΔP deve compensar subiu significativamente:
Ter um diferencial bastante alto, já na fase de projeto, significa fazer trabalhar a válvula de compensação diferencial com o obturador muito perto da sede; nesta situação, em condições de cargas parciais, a válvula já bastante solicitada pode ser obrigada a restringir ainda mais a secção de passagem, não conseguindo assim trabalhar em condições ideais.
Para um circuito secundário balanceado por uma válvula ΔP, a altura manométrica mínima a montante para fazer funcionar corretamente a válvula pode aproximar-se de uma vez e meia a altura manométrica necessária ao circuito.
No circuito em causa prevê-se a instalação de uma válvula partner para cada segmento com o capilar ligado a jusante do obturador.
A válvula partner contribui assim para reduzir o diferencial dado pela altura manométrica do circuito primário H.
10 2
6
25
65 2
6
25
H 300 l/h
ΔPVP
ΔPΔP
ΔP C
OST
25 300 l/h10
Regulação 10 kPa
Regulação 1,5
Regulação 10 kPa
Regulação 0,5
80 300 l/h10
300
l/h
10
80
Circuito C Circuito B Circuito A
Circuito C Circuito B Circuito A
ΔPMINΔPMINΔPMIN
300
l/h
10
300
l/h
10
40 25
300
l/h
10
80
300
l/h
10
300
l/h
10
1025 5
153070
565 5
40 25
ΔPΔPA = HA - ΔPCOST = 25 - 10 = 15 kPa
ΔPΔPB = HB - ΔPCOST = 40 - 10 = 30 kPa
ΔPΔPC = HC - ΔPCOST = 80 - 10 = 70 kPa
ΔPΔPA = HA - ΔPCOST = 25 - 10 = 15 kPa
ΔPΔPB = HB - ΔPCOST = 40 - 10 = 30 kPa
ΔPΔPC = HC - ΔPCOST = 80 - 10 = 70 kPa ΔPΔPA = HA - ΔPCOST = 25 - 10 = 15 kPa
ΔPΔPB = HB - ΔPCOST = 40 - 10 = 30 kPa
ΔPΔPC = HC - ΔPCOST = 80 - 10 = 70 kPa
H = 1,5 ⋅ ΔPCOST = 1,5 ⋅ 10 = 15 kPa ΔPMIN = H - ΔPCOST= 15 − 10 = 5 kPa
ΔP cost
ΔP cost
Assim, nestas condições, o ΔPMIN passível de ser despendido pela válvula de compensação é:
A regulação da válvula partner será:
Dentro de cada circuito secundário, a distribuição das pressões será:
circuito Acircuito Bcircuito C
Como se percebe, as válvulas de regulação de ΔP são configuradas para trabalharem todas nas mesmas condições de projeto.
Circuito A Circuito C
REGULAÇÃO DA VÁLVULA PARTNER
A regulação das válvulas deverá ser feita utilizando os diagramas de Kv.No caso do circuito A, para um caudal de projeto de 300 l/h, a válvula partner deverá introduzir uma perda de carga de 10 kPa. Como evidenciado no diagrama, a válvula partner deverá ser regulada na posição "1,5", com um valor de Kv de 0,92 m3/h.
10 2
6
25
65 2
6
25
H 300 l/h
ΔPVP
ΔPΔP
ΔP C
OST
25 300 l/h10
Regulação 10 kPa
Regulação 1,5
Regulação 10 kPa
Regulação 0,5
80 300 l/h10
10 2
6
25
65 2
6
25
H 300 l/h
ΔPVP
ΔPΔP
ΔP C
OST
25 300 l/h10
Regulação 10 kPa
Regulação 1,5
Regulação 10 kPa
Regulação 0,5
80 300 l/h10
300
l/h
10
80
Circuito C Circuito B Circuito A
Circuito C Circuito B Circuito A
ΔPMINΔPMINΔPMIN
300
l/h
10
300
l/h
10
40 25
300
l/h
10
80
300
l/h
10
300
l/h
10
1025 5
153070
565 5
40 25
1
100
0,6
2
5
20
50
0,5 5
100
1.000
10.000
600,1 0,3
10
1 2,5 10
200
500
2.000
5.000
40,5 2,5 3 3,51 1,5 2
0,05
G (m3/h)
∆p (kPa)∆p (mm c.a.)
0,32 0,54 0,92 1,38 1,74 2,5 2,81 2,960,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 (Kvs)
Kv (m3/h)
Posição de regulação
1
100
0,6
2
5
20
50
0,5 5
100
1.000
10.000
600,1 0,3
10
1 2,5 10
200
500
2.000
5.000
40,5 2,5 3 3,51 1,5 2
0,05
G (m3/h)
∆p (kPa)∆p (mm c.a.)
0,32 0,54 0,92 1,38 1,74 2,5 2,81 2,960,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 (Kvs)
Kv (m3/h)
Posição de regulação
ΔPVPA = HA - ΔPCOST - ΔPMIN = 25 - 10 - 5 = 10 kPa ΔPVPB = HB - ΔPCOST - ΔPMIN = 40 - 10 - 5 = 25 kPa ΔPVPC = HC - ΔPCOST - ΔPMIN = 80 - 10 - 5 = 65 kPa
H = 1,5 ⋅ ΔPCOST = 1,5 ⋅ 10 = 15 kPa ΔPMIN = H - ΔPCOST= 15 − 10 = 5 kPa
LIGAÇÃO COM CAPILAR A MONTANTE DO OBTURADOR.
Ao contrário do caso anterior, quando o capilar é ligado antes do obturador, a válvula partner torna-se parte integrante do circuito no qual o regulador diferencial mantém o ΔP constante.Ao esquematizar o circuito secundário como na figura seguinte, a válvula partner tem uma influência direta dentro do circuito controlado, em cujos terminais a válvula ΔP mantém um diferencial constante de ΔPCOST.Para exemplificar a situação, imagine-se que o circuito secundário a controlar com a válvula ΔP é composto por três circuitos idênticos ligados por uma distribuição vertical.
CIRCUITO SECUNDÁRIOO caudal nominal de 300 l/h e a perda de carga nominal de 10 kPa são os dados de projeto de cada circuito individual. A distribuição vertical provoca uma perda de carga de 1 kPa por cada segmento de ligação; os circuitos secundários B e C são assim submetidos a uma altura manométrica de HB=12 kPa e HC=14 kPa.Uma altura manométrica diferente da nominal provoca a passagem nos circuitos de um caudal maior em relação ao de projeto, calculável com o fator de balanceamento F.
CIRCUITO COM REGULADOR DE ΔPPara tornar o circuito secundário independente das variações da altura manométrica do primário equilibra-se o circuito com uma válvula de compensação diferencial.As posições de referência para a regulação do regulador ΔP podem ser de 15 kPa (desaconselhável porque está abaixo do valor nominal) ou de 20 kPa.No caso de uma válvula de compensação diferencial regulada a 20 kPa, o caudal total que passa pelo circuito secundário é:
ΔP cost
ΔP cost
300 l/h CircuitoA
CircuitoB
CircuitoC
CircuitoA
CircuitoB
CircuitoC
CircuitoA
CircuitoB
CircuitoC
CircuitoA
CircuitoB
CircuitoC
Regulação 20 kPa
Regulação 20 kPa
Regulação 20 kPa
1120 l/h990 l/h
10
12
14
H
20 2016
900 l/h
H
8
6
4
4
340 l/h12,5
375 l/h15
405 l/h
330 l/h
360 l/h 17,5
300 l/h14
300 l/h16
300 l/h18
990 l/h
H
16
20
300 l/h10
330 l/h12
360 l/h14
300 l/h CircuitoA
CircuitoB
CircuitoC
CircuitoA
CircuitoB
CircuitoC
CircuitoA
CircuitoB
CircuitoC
CircuitoA
CircuitoB
CircuitoC
Regulação 20 kPa
Regulação 20 kPa
Regulação 20 kPa
1120 l/h990 l/h
10
12
14
H
20 2016
900 l/h
H
8
6
4
4
340 l/h12,5
375 l/h15
405 l/h
330 l/h
360 l/h 17,5
300 l/h14
300 l/h16
300 l/h18
990 l/h
H
16
20
300 l/h10
330 l/h12
360 l/h14
F = G’ = F ⋅ G = 1,1 ⋅ 300 = 330 l/h
G’ = F ⋅ G = 1,2 ⋅ 300 = 360 l/h
Circuito B
=
= 1,1
H1
0,525
H
120,525
10
F =
Circuito C
=
= 1,2
H1
0,525
H
140,525
10
G’ =
⋅ G
⋅ 990
=
= 1120 l/h
H1
0,525
H
200,525
16
0852
218P
T
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CONCLUSÃOConsoante a forma como é ligada a válvula de compensação diferencial, a válvula partner tem duas funções completamente diferentes:• Com o capilar ligado a jusante do obturador, a perda de carga que a válvula partner introduz não faz parte
do circuito secundário controlado pela válvula circuito ΔP, mas sim do circuito primário. A função, neste caso, é evitar fazer trabalhar o regulador ΔP com o obturador demasiado perto da posição de fecho.
• Com o capilar ligado a montante do obturador, a válvula partner faz parte integrante do circuito controlado pela válvula de compensação diferencial e tem a função de “afinar” a regulação da própria válvula de compensação diferencial o mais possível de acordo com o valor nominal, regulando consequentemente o caudal.
CIRCUITO COM REGULADOR DE ΔP E VÁLVULA DE BALANCEAMENTO EM CADA
CIRCUITONestas condições, uma solução recomendável seria inserir em cada circuito uma válvula de balanceamento manual, regulada de forma a colocar o caudal de projeto no valor nominal.
CIRCUITO COM REGULADOR DE ΔP E VÁLVULA PARTNER
Caso não seja possível a introdução das válvulas de balanceamento, é possível utilizar a válvula partner ligada ao capilar a montante. Neste caso, a regulação deve ser igual à diferença entre o valor de regulação da válvula de compensação diferencial (20 kPa) e a perda de carga nominal do circuito (16 kPa).Regulação válvula partner = 20 - 16 = 4 kPa
Nesta configuração, não são balanceadas as descompensações de altura manométrica, devido à distribuição interna do circuito secundário.
300 l/h CircuitoA
CircuitoB
CircuitoC
CircuitoA
CircuitoB
CircuitoC
CircuitoA
CircuitoB
CircuitoC
CircuitoA
CircuitoB
CircuitoC
Regulação 20 kPa
Regulação 20 kPa
Regulação 20 kPa
1120 l/h990 l/h
10
12
14H
20 2016
900 l/h
H
8
6
4
4
340 l/h12,5
375 l/h15
405 l/h
330 l/h
360 l/h 17,5
300 l/h14
300 l/h16
300 l/h18
990 l/h
H
16
20
300 l/h10
330 l/h12
360 l/h14
300 l/h CircuitoA
CircuitoB
CircuitoC
CircuitoA
CircuitoB
CircuitoC
CircuitoA
CircuitoB
CircuitoC
CircuitoA
CircuitoB
CircuitoC
Regulação 20 kPa
Regulação 20 kPa
Regulação 20 kPa
1120 l/h990 l/h
10
12
14
H
20 2016
900 l/h
H
8
6
4
4
340 l/h12,5
375 l/h15
405 l/h
330 l/h
360 l/h 17,5
300 l/h14
300 l/h16
300 l/h18
990 l/h
H
16
20
300 l/h10
330 l/h12
360 l/h14
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