DIMENSIONAMENTO DE VÁLVULAS AUTO OPERADAS TIPO "Y"
DIMENSIONAMENTO DE VÁLVULAS
TABELA DE COEFICIENTES
Dimensionar uma válvula significa determinar o tamanho da válvula mais adequada
para controlar um processo. À primeira vista, uma válvula de controle deveria ter o
mesmo diâmetro que a tubulação na qual fosse instalada. Entretanto, essa não é, em
geral, a melhor solução, nem do ponto de vista técnico nem do econômico.
Se a válvula for superdimensionada, a operação normal se dará com a válvula quase
fechada, sendo difícil de controlar. Por outro lado, se a válvula for subdimensionada, é
possível que ela não seja suficiente para deixar passar a vazão desejada.
Para uma melhor compreensão, demonstramos alguns exemplos para
dimensionamento de válvulas de controle da VALLOY, servindo como referência para
os diversos casos encontrados nos processos.
KV =
k v2
2g
h = Perda de carga em m (pés)
v = Velocidade em m/s (pés/s)
g = 9,81 m/s (32,2 pés/s2)
Q
P
K
KV
mm
1/2"
12
4,0
5,4
3/4"
20
3,8
7,2
13,0
1"
25
4,0
1.1/2"
40
3,8
33,0
2"
50
3,1
50,0
2.1/2"
65
4,0
68,0
3"
75
4,5
120,0
4"
100
4,0
205,0
5"
125
4,5
430,0
6"
150
3,5
580,0
8"
200
4,0
950,0
10"
250
3,8
1280,0
12"
300
3,5
1950,0
14"
350
4,0
2400,0
16"
400
4,0
3415,0
18"
450
4,5
3650,0
20"
500
4,5
4100,0
FORMULA PARA DIMENSIONAMENTO
FORMULA PARA DETERMINAR
PERDA DE CARGA
h=
DN
Pol.
(p/ água)
KV = Coeficiente de Vazão
3
Q = Vazão ( m/h)
P = Diferencial de Pressão
(kgf/cm2)
P = P1 - P2
DIMENSIONAMENTO DE UMA VÁLVULA VA 211
Tabela 1
DADOS DO PROCESSO
Pressão:
Vazão máxima:
Tubulação:
Comprimento:
VELOCIDADES DE FLUXO RECOMENDADA
12 kgf/cm2
720 m3/h
DN 400 mm
2.500 m
Serviços Gerais
Serviços Intermitentes
Serviços Momentâneos
EXEMPLO 1: Utilizando a válvula VA 211 como alívio, instalada
em derivação à rede, junto ao conjunto moto bomba.
CALCULANDO O KV
Q
720
KV =
=
P
12 - 1
EXEMPLO 2: Utilizando a válvula VA 211 como Sustentadora de
Montante, instalada na rede.
k. v2
2g
h=
=
217
Consultando a tabela de kV (tabela 1), temos o seguinte:
VÁLVULA DN 200 mm
Onde:
S
VÁLVULA DN 250 mm
CALCULANDO A VELOCIDADE
~
S = 4 (0,2)2 = 0,0314 m2
0,2
V=
= 6,36 m/s
0,0314
VERIFICANDO A VELOCIDADE
Q
h = perda de carga em m.c.a
k = fator k (ver tabela 1)
g = 9,81 (aceleração da gravidade)
v = Velocidade em m/s
Onde:
DN 125 mm - KV = 430
DN 150 mm - KV = 580
V=
até 5 m/s
até 8 m/s
até 15 m/s
Q = Vazão em m3/s
S = Área do tubo em m2
V = Velocidade em m/s
~
2
2
4 (0,25) = 0,049 m
0,2
V=
= 4,08 m/s
0,049
S=
CALCULANDO A PERDA DE CARGA
VÁLVULA DN 125 mm
VÁLVULA DN 150 mm
~
S = 4 (0,125)2 = 0,0123 m2
0,2
V=
= 16,26 m/s
0,0123
~
S = 4 (0,15)2 = 0,0176 m2
0,2
V=
= 11,36 m/s
0,0176
h=
4 x (6,36)2
=
2 x 9,81
8,32 mca
h=
3,8 x (4,08)2
=
2 x 9,81
3,21 mca
CALCULANDO O KV
720
720
= 789,4
KV =
0,832
= 1270,0
KV =
0,321
Resultado
Resultado
De acôrdo com nossas recomendações, a válvula de alívio é
aplicada em tubulações com velocidade de fluxo até 15 m/s.
Portanto, a válvula escolhida é a DN 150 por estar com a
velocidade dentro do padrão aceitável.
De acôrdo com nossas recomendações, a válvula sustentadora de
montante é aplicada em tubulações com velocidade de fluxo até 5
m/s. Portanto, a válvula escolhida é a DN 250 por estar com a
velocidade dentro do padrão aceitável.
VALLOY - Industria e Comércio de Válvulas e Acessórios Ltda.
Rua Macedônia, 355 - CEP 07223-200 - Cumbica - São Paulo - SP.
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YTD01_1
Jul 02
Reservamo-nos o direito de introduzir alterações neste folheto sem aviso prévio
DIMENSIONAMENTO DE VÁLVULAS AUTO OPERADAS TIPO "Y"
EXEMPLO 3: DIMENSIONAMENTO DE UMA VÁLVULA REDUTORA DE PRESSÃO VA 201 ou VA 611
DADOS DO PROCESSO
ZONA DE CAVITAÇÃO
Pressão de Entrada: 18 kg/cm2
Pressão de Saida:
3 kg/cm2
Vazão máxima:
259,2 m3/h
Tubulação:
DN 250 mm
24
22
Consultando o gráfico de cavitação, temos:
Desta forma, devemos utilizar 02 válvulas redutora
em série, fazendo com que o diferencial de cada
uma delas fique fora da zona de cavitação.
Assim, podemos especificar:
A primeira válvula redutora de pressão vai trabalhar
com pressão de entrada de 18 kg/cm2e pressão de
saida com 10 kg/cm.2
A segunda válvula redutora de pressão recebe uma
pressão de entrada de 10 Kg/cm2 e uma pressão
de saída de 3 kg/cm.2
20
PRESSÃO DE ENTRADA (kgf/cm2 G)
A interseção das ordenadas "Pressão de entrada"
com 18 kg/cm2e "Pressão de saida" com 3 kg/cm, 2
mostra que a válvula irá trabalhar na zona de
cavitação.
18
16
14
12
10
8
CALCULANDO O KV REQUERIDO
6
Primeira Válvula
Pressão de Entrada:
Pressão de Saida:
Vazão máxima:
Tubulação:
Q
KV =
18 kg/cm2
10 kg/cm2
3
259,2 m/h
DN 250 mm
4
2
259,2
=
P
=
0
92
0
18 - 10
1
2
3
4
5
PRESSÃO DE SAIDA
Consultando a tabela de KV (tabela 1),
verificamos que a menor válvula para o KV
requerido é de 75 mm, (KV = 120) .
Só que a velocidade será V = 16,3 m/s
Utilizando o gráfico 2, colocamos a coordenada
diferencial de pressão = 8kg/cm2 e traçamos
uma reta até encontrar a curva. Projetamos
uma vertical a partir deste ponto até o gráfico de
vazão, na intersecção com a reta da vazão de
3
259,2 m/h.
Neste ponto, procuramos no gráfico da vazão a
curva mais próxima à esquerda (válvula de 8") e
a direita (válvula de 6").
Projetamos até a curva de 6" e 8" e verificamos
na escala de velocidade (situado entre os dois
gráficos) qual é a velocidade em m/s que cada
válvula vai trabalhar.
Resultado:
A velocidade da válvula de DN 150 mm é de
4,35 m/s enquanto que a DN 200 mm é de 2,25
m/s. Desta forma, podemos especificar uma
válvula de DN 150 mm passagem integral ou
uma válvula DN 200mm com disco tipo V-Port.
6
(kgf/cm2
Pressão de Entrada: 10 kg/cm2
Pressão de Saida:
3 kg/cm2
3
Vazão máxima:
259,2 m/h
Tubulação:
DN 250 mm
Q
259,2
= 98,0
=
P
Jul 02
9
10
G)
10 - 3
Consultando a tabela, verificamos que a
menor válvula para o KV requerido é de
75 mm, (KV = 120) .
Utilizando o gráfico 2, colocamos a
coordenada diferencial de pressão =
7kg/cm 2 e traçamos uma reta até
encontrar a curva. Projetamos uma
vertical a partir deste ponto até o gráfico
de vazão, na intersecção com a reta da
3
vazão de 259,2 m/h.
Projetamos até a curva de 6" e 8" e
verificamos na escala de velocidade
(situado entre os dois gráficos) qual é a
velocidade em m/s que cada válvula
vai trabalhar.
Resultado:
A velocidade da válvula de DN 150 mm
é de 4,25 m/s enquanto que a DN 200
mm é de 2,25 m/s. Desta forma,
podemos especificar uma válvula de
DN 150 mm passagem integral ou uma
válvula DN 200mm com disco tipo VPort.
Neste ponto, procuramos no gráfico da
vazão a curva mais próxima à esquerda
(válvula de 8") e a direita (válvula de 6").
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YTD01_2
8
Gráfico 1
Segunda Válvula
KV =
7
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14
13
PSI
Kg/cm2
DIMENSIONAMENTO DE VÁLVULAS AUTO OPERADAS TIPO "Y"
EXEMPLO 4
DIMENSIONAR UMA VÁLVULA
REDUTORA DE PRESSÃO VA 201
200
ZONA DO DISCO
TIPO "V PORT"
180
12
11
10
Vamos dimensionar uma válvula de
controle auto operada para reduzir a
pressão na rede.
160
140
DADOS:
PRESSÃO DIFERENCIAL
9
8
7
120
Pressão de entrada: 10 kgf/cm2
Pressão de saída:
3 kgf/cm2
3
Vazão:
259,2 m/h
Tubulação:
DN 250 mm
100
6
80
5
4
3
60
CALCULANDO O KV REQUERIDO
40
2
Pressão de Entrada: = 10 kg/cm
2
Pressão de Saida:
= 3 kg/cm
3
Vazão máxima:
= 259,2 m/h
2
1
0
3
m/h
2.000
1.500
20
velocidade
m/s 1.5
ft/sec
5
2
6
3
7
8
9
4
10 11 12
5
15
6
7
Q
20
KV =
16"
G.P.M.
P
10.000
9.000
8.000
7.000
6.000
12"
10"
VAZÃO
4.000
8"
3.000
600
500
2.000
6"
400
1.500
300
200
1.000
900
800
4"
600
3"
500
100
2.1/2"
400
300
50
2"
200
40
30
Área de velocidade recomendada
Utilizando o gráfico 1, colocamos a
coordenada diferencial de pressão = 7
kg/cm2 e traçamos uma reta até encontrar a
curva. Projetamos uma vertical a partir deste
ponto até o gráfico de vazão, na intersecção
3
com a reta da vazão de 259,2 m/h.
Neste ponto, procuramos no gráfico da vazão
a curva mais próxima à esquerda (válvula de
8") e a direita (válvula de 6").
Projetamos até a curva de 6" e 8" e
verificamos na escala de velocidade (situado
entre os dois gráficos) qual é a velocidade em
m/s que cada válvula vai trabalhar.
Resultado:
A velocidade da válvula de DN 150 mm é de
4,35 m/s enquanto que a DN 200 mm é de
2,25 m/s. Desta forma, podemos especificar
uma válvula de DN 150 mm passagem
integral ou uma válvula DN 200mm com disco
tipo V-Port.
Grafico 2
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Jul 02
98
Verificando no gráfico de cavitação (gráfico
1), observamos que na interseção das
pressões de entrada e saída, a válvula está
fora da zona de cavitação.
Consultando a tabela de KV (tabela 1),
verificamos que a menor válvula para o KV
requerido é de 75 mm, (KV = 120) .
100
90
80
70
20
=
10 - 3
14"
5.000
1.000
900
800
700
259,2
=
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FAIXA DE VAZÃO DE TRABALHO RECOMENDADAS
VÁLVULAS AUTO OPERADAS TIPO "Y”
Válvula ON-OFF
Diâmetro
Pol.
mm
1/2"
3/4"
1"
1.1/2"
2"
2.1/2"
3"
4"
6''
8"
10"
12"
14"
16"
18"
20"
15
20
25
40
50
65
80
100
150
200
250
300
350
400
450
500
minimo (m3/h)
V=0,5 m/s
0,21
0,51
0,90
2,10
3,55
6,00
8,00
14,20
31,80
56,50
88,40
127,20
173,50
226,00
286,00
353,50
Serviço Contínuo
minimo (m3/h) maximo (m3/h)
V= 2,0 m/s
V= 5,0 m/s
0,81
2,05
3,60
8,20
14,20
23,70
32,00
56,70
127,20
226,00
353,40
508,70
693,40
904,00
1.144,00
1.414,00
2,05
5,10
8,60
20,50
35,30
59,80
79,60
141,50
317,90
565,00
883,00
1.272,00
1.730,00
2.260,00
2.860,00
3.532,00
Serviço Intermitente Serviço Esporádico
maximo (m3/h)
V= 8,0 m/s
3,30
8,15
14,00
32,80
56,50
95,80
127,10
226,10
508,70
904,00
1.413,00
2.035,00
2.770,00
3.618,00
4.576,00
5.652,00
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YTD01_3
Jul 02
Reservamo-nos o direito de introduzir alterações neste folheto sem aviso prévio
maximo (m3/h)
V= 15,0 m/s
6,10
15,30
17,60
61,20
106,20
179,30
238,30
424,10
954,00
1.696,00
2.650,00
3.816,00
5.193,00
6.782,00
8.580,00
10.600,00