flucon ® Controlo de Bombagem Alívio Segurança Antecipação de Vaga Sistemas Hidráulicos Eléctricos Electronicos inovação contínua flucon ® flucon ® controlo de Bombagem Alívio segurança antecipação de vaga sistemas hidráulicos eléctricos electronicos flucon 200.07(BP) CONTROLO DE BOMBAGEM SEGURANÇA Sistemas de bombagem não correctamente concebidos podem provocar elevados danos materiais e humanos. O potêncial de energia num sistema de condução de um fluído líquido poderá atingir valores extraordinários. A Valcon desenvolveu equipamentos que podem anular ou minorar estas ocorrências. Válvulas de controlo de bombagem, Flucon 07, associadas a antecipadoras de vaga electrónicas como a Flucon 09 EL, poderão inclusivamente dispensar os reservatórios de protecção hidro pneumáticos. Se necessitar de apoio preencha o documento TS TS. Use também o CD de “escolha e especificação” disponível e de fácil utilização. Para especificação mais completa utilize também o CD técnico. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO Tomando como área de obturação A, a área do diafragma será de aproximadamente 3A. Este valor de 3A só é considerado na situação de modulação, na qual, a pressão exercida em ambas as faces do diafragma é aproximada. Na posição tudo ou nada, uma coroa circular do diafragma é suportada pelo corpo e tampa, mas mesmo assim, a área 1.3A é accionada. Os valores de 3A e 1.3A são equivalentes e a diferenciação que fazemos só é válida por motivos demonstrativos. Condição - Q máx do piloto > Q máx. do orifício P1.A - Pressão a montante P1 exercendo-se directamente na área A P2.3A - Pressão a jusante P2 exercendo-se na câmara inferior do diafragma 3A P3.3A - Pressão na câmara superior do diafragma 3A Pmola Força exercida pela mola FLUCON 200 A válvula de controlo «Flucon 200» é hidraulicamente operada, actuada por diafragma e do tipo globo. É constituída basicamente por três partes; corpo conjunto do diafragma e tampa. A única parte móvel é o conjunto do diafragma. Este é guiado por intermédio da haste na parte superior e inferior e a sede é substituível. O diafragma é em tela sintética, sendo a obturação integral obtida por um disco macio suportado por uma robusta caixa. Uma das características da válvula «Flucon 200» é a ausência de empanques. SISTEMA DE ABERTURA A válvula abrirá quando a pressão a montante P1, for suficiente para contrariar a pressão exercida pela mola Pmola, e as forças de abertura excedam as de fecho. Esta situação verifica-se com o piloto aberto. P1.A + P2.3A > P3.3A + Pmola SISTEMA PILOTO SISTEMA DE FECHO O sistema piloto é do tipo modular sendo os pilotos de controlo totalmente em aço inox 316 L e de características “pressão balanceada integral” o que significa que a alteração das pressões do sistema não altera o “set point” fixado. O filtro de protecção do sistema piloto é de alta capacidade (área de filtragem 50 cm2) com corpo em aço inox 316L e copo de visualização do elemento filtrante transparente e com purga manual. Esta purga poderá ser eléctrica temporizada. Sempre que necessário as válvulas são equipadas com o controlador (OSCS) de tempo de abertura e fecho (com funções separadas) também em aço inox 316L. Todos os acessórios não em aço inox possuem niquelagem química. Do fecho do piloto resultará o bloqueamento da pressão P1 na câmara superior do diafragma e a válvula principal fecha. P1.A + P2.3A < P3.3A + Pmola P3 = P1 Nota: Para materiais da válvula principal e sistema piloto ver página 6. SISTEMA MODULANTE Devido à acção do piloto, o conjunto da válvula principal desloca-se até um determinado curso. O aumento do diferencial de pressão altera P2. O equilíbrio é encontrado quando as forças de abertura e fecho estejam balanceadas. P1.A + P2.3A = P3.3A + Pmola P3 é regulada pelo piloto de controle variável entre P1 e P2 SISTEMA COM AUSÊNCIA DE CAUDAL - PRESSÃO P1 = P2 = P3 Pmola fecha válvula flucon ® CONTROLO DE BOMBAGEM ÁLÍVIO, ANTECIPAÇÃO DE VAGA Alimentação Alívio de Pressão F. 200.03(A) Instalada num tê de derivação da tubagem principal a jusante de uma bomba ou conjunto redutor de pressão. Abre quando a pressão a montante excede a regulada no piloto. Flucon 200.07(BP) Instalada a jusante de uma bomba, a válvula abre e fecha lentamente com controlo de tempo de abertura e fecho autónomos. A válvula previne choques hidráulicos no arranque e paragem da bomba. Além desta função a válvula fecha caso a bomba páre por falha de energia eléctrica (antiretorno). Aspiração Profunda Flucon 200.07(DW) Instalada num tê em derivação à conduta principal, esta válvula descarrega ar e areias, prevenindo golpes no arranque e paragem da bomba. Possui controlo de tempo de abertura e fecho autónomos. A válvula principal é normalmente aberta com mola exterior. Anti - Retorno Flucon 200.08 Permite fluxo só num sentido e possui controlo de tempo de abertura e fecho autónomos. Quando o sentido do fluxo é invertido a válvula fecha. Antecipadora de Vaga Flucon 200.09 Abre para dissipar o excesso de energia de uma vaga, no arranque e paragem de uma bomba. Permanece fechada quando a pressão no sistema se encontra dentro dos limites normais de operação. Abre rápidamente para alíviar picos de pressão. Abre em sub pressão, para antecipar a onda de choque provocada pelo retorno da coluna. Antecipadora de Vaga Electrónica Flucon 200.09.EL Abre para dissipar a energia de vaga resultante da paragem de uma bomba. Dado ser um equipamento electrónico, as respostas a alterações das condições programadas são imediatas, sendo por isso um equipamento altamente fiável e seguro. CONTROLO DE BOMBAGEM Em processos de bombagem, é de extrema importância minimizar os danos provocados por violentos golpes hidráulicos que ocorrem sempre que as bombas param, em caso de falha de energia eléctrica. Absorver a energia resultante do retorno da coluna de água, que no instante em que as bombas param ainda se encontra no sentido ascendente é fundamental. A Valcon desenvolveu sistemas capazes de minimizar ou anular os efeitos destrutivos deste fenómeno, sendo o exemplo descrito na página 5, uma das versões tecnologicamente mais avançadas. (Flucon 07(BP) + Flucon 09.EL) OUTROS MODELOS Flucon Em determinadas situações, as válvulas de controlo de bombagem poderão incorporar sistema de sustentação de pressão. Um dos exemplos em que esta aplicação se revela bastante útil, consiste no caso de uma bomba que esteja mal especificada relativamente às condições de serviço em que se encontra a trabalhar (altura manométrica de bombagem superior às necessidades da instalação). De forma a evitar que a bomba entre em cavitação, a utilização de um sistema de sustentação de pressão na válvula de controlo de bombagem, fará com que a bomba trabalhe dentro da “curva” de funcionamento recomendada pelo fabricante. CONSELHOS PRÁTICOS Caso a bombagem se realize em águas não totalmente limpas, confirme se existe filtro de fundo. Caso contrário é obrigatório a utilização de um filtro de linha Flucon F1, a montante do sistema de controlo de bombagem. Para ligações eléctricas verifique nas bobines as características de voltagem e corrente. simbologia HD Comando eléctrico 03 Controlo de P1 NOTA IMPORTANTE Transmissor de Posição Transmissor de Pressão A descarga das válvulas de alívio ou antecipação de vaga, deverá preferencialmente estar mergulhada no nível de bombagem. Desta forma, se ocorrer vácuo no interior da conduta, o fluído “aspirado” será água e não ar. Se a descarga de uma válvula de alívio ou antecipadora de vaga for atmosférica deve ser posicionada e conduzida de forma a não atingir pesoas ou bens. Lembre-se que lida com altas pressões. flucon ® COMO DIMENSIONAR Todas as informações deste documento devem ser entendidas como um guia geral de escolha e dimensionamento. Recolha todo o tipo de dados relativos às condições de serviço. Q - caudal mínimo, médio, máximo e caudal regular. P1 - pressão a montante, P2 - pressão a jusante, Pr - pressão a regular. Válvula eléctrica se é normalmente aberta (NA) ou normalmente fechada (NF) e respectiva corrente e voltagem. Utilize as fórmulas de cálculo, não esquecendo o gráfico de cavitação. Nunca se esqueça de considerar os factores de segurança (sobredimensionamento / subdimensionamento). No caso de sentir alguma dificuldade na escolha da solução que melhor se adaptará ao seu caso, não hesite em contactar-nos. Após análise das necessidades e condições de serviço da sua instalação, apresentar-lhe-emos a solução que melhor se adequa ao seu caso. De forma a facilitar a escolha solicite e utilize o CD disponível. Todas as válvulas de controlo de um sistema público de distribuição de água deverão ser de passagem integral e abertura total até DN < DN100. Lembre-se que as redes de incêndio estão integradas nestes sistemas. Esta é a razão pela qual as válvulas Flucon modelo standard são de abertura total e passagem integral de DN32 a DN100. Use válvulas standard de DN = à tubagem instalada até DN200. Use as fórmulas de cálculo para DN > DN200 ou ∆P elevados. Flucon 200 Abertura Total, Passagem Integral Flucon 200R Abertura Total, Passagem Reduzida Flucon 200W Abertura Total, Passagem Integral, dupla câmara Flucon 200WR Abertura Total, Passagem Reduzida, dupla câmara A vermelho válvulas standard modelo valores de kv DN 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 600 F. 200 23 26 38 63 94 160 230 416 680 820 1380 1380 1640 1690 2250 3230 F. 200R 23 23 26 38 63 94 160 230 416 680 820 820 1380 1380 1640 2250 F. 200W 23 26 38 63 94 160 230 416 680 820 1380 1380 1640 1690 2250 3230 F 200WR 23 23 26 38 63 94 160 230 416 680 820 820 1380 1380 1640 2250 Kv = Metros cúbicos de água à temperatura de quinze graus celsius, que passa aráves de uma válvula numa hora, com um diferencial de pressão de um bar. ( ) Q kv A 2 B C Para cada sistema de controlo deverão ser consideradas algumas medidas de segurança consoante o tipo e desenho de projecto. CURSO MÁXIMO DE ABERTURA Em geral o curso máximo de abertura só é considerado na situação de válvula «tudo-nada». As válvulas de controlo devem obedecer à seguinte tabela de segurança, para evitar que em situações extremas o controlo pretendido deixe de se efectuar. Este é o caso de válvulas com cálculo subdimensionado. FACTORES DE SEGURANÇA DO kv Os valores da tabela de Kv deverão ser multiplicadas pelo factor correspondente em função do modelo. Modelo 01 02 03 04 05 06 07 08 09 factor 1.1 1.3 1.3 1.2 1.2 1.3 1.9 1.2 2.2 CURSO MÍNIMO DE ABERTURA Válvulas de controlo não deverão permanecer por longos períodos de funcionamento, com o obturador na posição perto do fecho. Esta situação provoca danos por cavitação, ressonância e verifica-se normalmente em válvulas sobredimensionadas. Sempre que estas variações sejam comuns e obrigatórias, utilize válvulas em paralelo ou obturação anticavitação (ACS). PERDAS DE CARGA Utilize a fórmula modelos. ∆P = ( kvQ ) 2 Válvulas tudo - nada Q = kv √∆P kv = Q ∆P = √∆P FACTORES DE SEGURANÇA Kv - OBTURAÇÃO e tabela de Kv para os vários Válvula de Controlo A,B,C Factores de Segurança ∆P - bar Curso Mínimo C cavitação 25 A ou B EXEMPLO 1 C EXEMPLO 3 EXEMPLO 2 Y X bar pressão de entrada p1 A Obturador standard (plano) ou B Obturador (parabólico) C Obturador anticavitação (ACS), ou duas válvulas em série. Nota: O gráfico de cavitação deve ser entendido como um guia não vinculativo. O máximo valor da cavitação não é directamente proporcional à raiz quadrada da pressão diferencial. Em caso de dúvida não hesite em contactarnos. cavitação kv - m3/h pressão de saída p2 Q - m3/h 1 2 3 √∆P 4 5 flucon ® SISTEMA FLUCON - Válvula de controlo de bombagem. Flucon 07 + Antecipadora de vaga eléctrica Flucon 09.EL CONVENCIONAL - Válvula motorizada + Alívio + Retenção + Reservatório Hidropneumático e Legenda: Legenda: Ups F e G B C A - Bomba B - Flucon 07(BP) C - Flucon 200.EL.09 D - Flucon LS3300 E - Transmissor P1 F - UPS G - Quadro a A válvula B Flucon 200.07(BP), possui controlo de tempo de abertura e fecho com regulação local para optimização do sistema. A Flucon 200.07 integra ainda um sistema de fecho automático regulável em caso de retorno da coluna. A válvula antecipadora de vaga C, Flucon 200.EL.09 é do tipo normalmente aberta. O comando de abertura e fecho desta válvula é obtido por intermédio de um piloto eléctrico biestável (impulsos) 24V dc, o que significa que praticamente não consome energia eléctrica a não ser na emissão de impulsos. O sistema inclui um transmissor de pressão analógico e um controlador PID Flucon LS 3300. A programação deste mantém a válvula fechada entre dois escalões definidos. Em caso de falha de energia eléctrica, momentaneamente a coluna de água na conduta mantém o movimento ascendente. Nesta ocorrência a pressão baixa rápidamente até aos 0 bar e poderá inclusivamente atingir pressões negativas. Ao atingir os valores programados no controlador, a válvula abre / fecha dentro dos parâmetros definidos. Com a criação de vácuo, a água é introduzida evitando a implosão da conduta. Na inversão no sentido do fluxo a pressão sobe exponencialmente. Neste momento a válvula Flucon 200.EL.09 encontra-se quase totalmente aberta e vai absorver a energia sequente. Se a pressão atingir o valor máximo programado, recebe nova ordem de abertura invertendo o movimento de fecho para abertura. Este processo repete-se até à absorção integral da energia resultante do choque hidráulico. O controlador Flucon LS3300, o transmissor de pressão e a válvula Flucon estão ligados a uma UPS. F B M A - Bomba B - Retenção C - Hidropneumático D - Valv. motorizada E - Valv. alívio F - Quadro d a A válvula motorizada B, normalmente de borboleta, inicia abertura ao mesmo tempo do arranque da bomba A. Esta válvula possui tempo de abertura e fecho fixo pelo que, este tempo pode não ser o óptimo para evitar o golpe de aríete. O fecho da bomba só se realiza após fecho total da válvula B para evitar o choque hidráulico. Em caso de falha de energia eléctrica quando em bombagem, toda a tubagem e equipamento a jusante da válvula de retenção C, incluindo esta, sofre um violento choque hidráulico. Se a velocidade de transporte de água for elevada poder-se-á verificar depressão e consequente implosão da conduta, ou danificar os equipamentos não preparados para situações de vácuo. 40 Falha de energia eléctrica 35 pressão bar C a 30 25 F a 20 15 10 F 5 Vácuo d 0 tempo A vermelho sistema convencional A preto sistema Flucon Válvula Flucon 200.09.EL A Aberta F Fechada EXEMPLOS DE DIMENSIONAMENTO DA VÁLVULA PRINCIPAL Exemplo 1 – Válvula de Controlo de Bombagem Alimentação, 220V, manómetro P1 Condições de serviço: Pressão de bombagem: Caudal: Cota de entrega: Tubagem a jusante da bomba: 14 bar 360m3/h 110 m.c.a. DN200 Passo 1: Para minimizar a perda de carga na válvula de controlo utilize o mesmo DN da conduta instalada. Tubagem instalada - DN200. Exemplo 2 – Válvula Antecipadora de vaga electrónica 24V dc para as condições de serviço do exemplo 1 Passo 1: Os cálculos de golpe de ariete são complexos e dependem do desenho e condição especifica da instalação. Caso necessite consulte-nos. Como regra geral, escolha a válvula com DN imediatamente inferior ao DN da válvula de controlo de bombagem seleccionada. Passo 2: Verifique o máximo de caudal para as condições indicadas utilizando a fórmula: Passo 2: Verifique se a perda de carga é mínima utilizando a fórmula: kv Flucon 200R DN150 = 230 ∆P= 14 bar Q= 360m3/h Kv Flucon 200R DN200 = 416 Q = kv √∆P <=> Q = 230 √14 <=> Q = 860 m3/h = 238 lt/s ( ) 2 ( ) 2 ∆P= Q <=>∆P= 360 <=> ∆P= 0,74 bar = 7,4 m.c.a. kv 416 Válvula escolhida Flucon 200R DN150. 110 m.a.c. + 7,4m.c.a. = 117,4 m.c.a. 14 bar = 140 m.c.a. 140m.c.a. > 117,4 m.c.a. Válvula escolhida Flucon 200R DN200. flucon ® dimensões em milimetros DN 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 600 A 180 200 230 290 310 350 400 480 600 730 710 800 845 980 1060 1300 B 275 280 287 363 370 420 440 550 700 803 840 890 910 960 990 1010 C 205 205 205 270 270 305 305 430 520 590 550 560 570 590 800 995 D 150 150 150 250 250 330 330 330 410 510 570 570 680 680 890 980 E 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 F 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 G 3/8 3/8 3/8 3/8 3/8 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 3/4 3/4 3/4 3/4 3/4 3/4 H 3/8 3/8 3/8 3/8 3/8 3/8 3/8 3/8 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 NOTA: Para válvulas Flucon 06(OC) à distância “A“ deverá ser acrescida a espessura de 2 flanges lisas do respectivo DN. E- com VPI - Indicador de Posição F- Com sistema Piloto utilização Líquidos E G C limites de utilização Construção do corpo PN10, 16 e 25. Temperatura máxima de operação 75ºC. Ensaio hidráulico a frio 40bar G B D F A G H medidas e ligações Roscada BSP DN32 a DN80 Flangeada DN32 a DN600, DIN BS 4504, 10, 16, 25 ASA 150, 300 G materiais válvula principal peça sistema piloto material Ferro Nodular GGG40 Bronze 1400 LG2 Aço Vazado GSC25 1 Controlo de P2.02 Aço Inox 316L Aço Inox 304/316 2 Controlo de P1.03 Aço Inox 316L Aço Inox 316L 3 Nível de boia 04 Aço Inox 316L GGG40 4 Nível altimétrico 05 Aço Inox 316L Aço Inox 304/316 5 Pressão diferencial 06 Aço Inox 316L Aço Inox 316L 6 Pressão negativa 09 Aço Inox 316L GGG40 7 Eléctrico HD Aço Inox/Bronze 316L Aço Inox 304/316 8 Válvula de retenção 08 Aço Inox 316L 7 Haste Aço Inox 316 9 OSCS tempo de abertura e fecho Aço Inox 316L 8 Porca de Fixação Aço Inox 316 10 FAC Filtro de alta capacidade Aço Inox 316L EPDM + Tela 11 Orificio calibrado Aço Inox 316 Viton + Tela Viton + Tela 12 Válvula de esfera VS L. Niquelado/Aço Inox LG2/316 EPDM EPDM 13 Manómetro M Aço Inox (glicerina) 316 PTFE (TCGF) PTFE (TCGF) 14 Indicador de posição VPIB Aço Inox Idec Camille Bauer 1 e 2 Corpo e Tampa 3 Sede 4 Caixa da Válvula 5 Disco 6 Batente da Mola 9 Diafragma 10 Obturador Ferro Nodular Ferro Nodular EPDM + Tela peça material 11 Parafusos e Porcas Aço Inox 304 15 Fins de Curso MS 12 Guia Superior e Haste Bronze 1400 LG2 16 Transmissor de posição PT 13 Purga de ar Latão MS 17 Uniões 14.310 18 Vedantes 14 Mola Aço Inox 316 L. Niquelado/Aço Inox Serto Locktite A vermelho materiais alternativos 12 13 11 6 10 2 14 8 9 4 5 FAC Filtro Alta Capacidade 03 Sustentação Pressão 05 Nível Altimétrico Oscs 3 7 1 02 Redutor de Pressão 06 Controlo de Caudal HD Eléctrico 04(N/P) Nível Flutuador 04(DI) Nível Diferencial flucon ® ESPECIFICAÇÃO COMPLETA - CONTROLO DE bombagem - Alívio - Antecipação de vaga Válvula Principal CORPO TAMPA MODELO COnjunto interno std diafragma std vedação std cs aço carbono ss aço inox ss aço inox bz bronze bz bronze v obturador std viton T ligação r roscada bsp dn32 dn40 parabólico pn10 flanges din pn10 dn50 dn65 anticavitação pn16 flanges din pn16 dn80 dn100 pn25 flanges din pn25 dn125 dn150 std ptfe P acs Medida DN 200 passagem integral abertura total asa150 flanges asa150 dn200 dn250 200r passagem reduzida abertura total asa300 flanges asa300 dn300 dn350 200w passagem integral abertura total, dupla câmara dn400 dn450 200wr passagem reduzida abertura total, dupla câmara dn500 dn600 Sistema Piloto sistema base FUNÇÃO PRINCIPAL 03(A) 09 MATERIAL alívio de pressão antecipadora de vaga SS 09el antecipadora de vaga electrónica 07bp CONTROLO DE bombagem alimentação 07dw CONTROLO DE bombagem aspiração profunda 08 incorporação comando eléctrico MOLA filtro COMANDO ELÉCTRICO SUSTENTAÇÃO STD manual ANTI RETORNO STD (03 R1) p1 0.1-6 bar 24 ac pet 24v ac TOTAL iNOX (03 R2) p1 3-21 bar 24 ac pet 24v dc P 24v ac pet 24v ac 03(S)(R1) p1 0.5 - 5 bar HD(NF) 24AC nf 24v ac 220 V pet 220v P 24v dc pet 24v dc 03(S)(R2) p1 3 - 21 bar hD(NF) 24DC nf 24v dc P 220 V pet 220v hD(NF) 220 nf 220v hD(NA) 24AC na 24v ac hD(NA) 24DC na 24v dc hD(NA) 220 na 220v sem sem PET - Purga Eléctrica Temporizada. 03(A) e 09 - Incompatível com sustentação. D e 08 - Só para 03(A) e 09 (Incorporação). Mola - Só para 03(A) e 09. 09.EL - Especificar 24V dc anti-retorno sem 08 Acessórios manómetros a montante manómetros a jusante sem transmissor de pressão p1 transmissor de pressão p2 sem sem Indicador de posição sem m1(0-6) 0-6 bar m2(0-6) 0-6 bar t1(0-6) 0-6 bar 4-20mA t2(0-6) 0-6 bar 4-20mA m1(0-10) 0-10 bar m2(0-10) 0-10 bar t1(0-10) 0-10 bar 4-20mA t2(0-10) 0-10 bar 4-20mA m1(0-16) 0-16 bar m2(0-16) 0-16 bar t1(0-16) 0-16 bar 4-20mA t2(0-16) 0-16 bar 4-20mA m1(0-25) 0-25 bar m2(0-25) 0-25 bar t1(0-25) 0-25 bar 4-20mA t2(0-25) 0-25 bar 4-20mA m1(0-40) 0-40 bar m2(0-40) 0-40 bar t1(0-40) 0-40 bar 4-20mA t2(0-40) 0-40 bar 4-20mA fins de curso sem vpib transmissor de posição sem ms 1 fim de curso ms.ms 2 fiNS de curso sem pt 4-20mA 09(el) - Obrigatório especificar transmissor de pressão P1. 07(BP), 07(DW) - Obrigatório especificar indicador de posição e fim de curso. Especificação final dos exemplos da página 5: Exemplo 1 Flucon 200R PN16 DN200 07(BP)220V.M1(0-25).VPI(B).2.MS Exemplo 2 Flucon 200R PN16 DN150 EL.09(24V dc).T1(0-25) flucon ® Válvulas Automáticas Hidráulicas catalogo CM e 805 C - gabinete comunicação e imagem 2006 de Controlo Marketing e Vendas: Tecnilab Portugal, SA Avenida Columbano B. Pinheiro, 97 2ºDto. 1099 - 064 Lisboa - Portugal Tel.: 21 722 08 70 * Fax: 21 722 45 50 Email: [email protected] * www.tecnilab.pt Flucon é uma marca registada da Valcon, Lda