ISSUED JANUARY, 2013
VALVES & CONTROLS
MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE
Conteúdo
1- Introdução ..................................................................................................................................................42 - Definição do Coeficiente de Vazão - C ......................................................................................................4v
3 - Formulas Gerais para cálculos de C ........................................................................................................4v
4 - Fluidos Incompressíveis (Líquidos) ...........................................................................................................44.1 Equações básicas para líquidos ...............................................................................................................44.2 Fluxo não turbulento (laminar ou de transição) .......................................................................................54.2.1 Válvula instalada com diâmetro igual ao da tubulação .........................................................................54.2.2 Válvula instalada entre redução e expansão .........................................................................................54.2.3 Fator do número de Reynolds - F .........................................................................................................5R
4.3 Fato da Geometria da Tubulação - F .......................................................................................................6P
4.4.1 Cavitação e Vaporização (Flashing) ......................................................................................................75 - Fluidos compressíveis (gases ou vapores) ...............................................................................................85.1 Fatores X e F( ...........................................................................................................................................85.2 - Fator de compressibilidade - Z .............................................................................................................95.3 Fator de Expansão - Y .............................................................................................................................105.4 Fator de queda de pressão combinando os fatores X e F para válvula instalada entre redução e expansão T P
- X ................................................................................................................................................10TP
5.4.1 Condição de fluxo sub-crítico ..............................................................................................................105.4.2 Condição de fluxo crítico ......................................................................................................................105.5 Calcula-se o C preliminar considerando os seguintes fatores: F =1 e X = 0,75 .................................10V P T
5.6 Fluxo não Turbulento (Laminar ou de Transição) ..................................................................................106 - Cálculo da velocidade de saída da válvula ..............................................................................................116.1 Fluídos Incompressíveis (Líquidos) ........................................................................................................116.2 - Fluídos Compressíveis (Gases ou Vapores) .........................................................................................116.2.1 Velocidade de Escoamento ..................................................................................................................116.2.2 Velocidade Sônica ................................................................................................................................127 - Informações Técnicas ..............................................................................................................................137.1 Propriedades de vários líquidos .....................................................................................................13 e 147.2 Propriedades do vapor de água .............................................................................................................147.4 Propriedades de vários gases ................................................................................................................157.4 Pressão ...................................................................................................................................................16 7.5 Volume ...................................................................................................................................................167.6 Velocidade ...............................................................................................................................................16 7.7 Massa .....................................................................................................................................................167.8 Temperatura ...........................................................................................................................................168 - Nomenclatura .........................................................................................................................................179 - Exemplos de Dimensionamento .............................................................................................................189.1 - Exercício Nº1 ........................................................................................................................................189.1.1 Primeiro passo .....................................................................................................................................189.1.2 Segundo passo .....................................................................................................................................189.1.3 Terceiro passo ......................................................................................................................................199.1.4 Quarto passo ........................................................................................................................................199.1.5 Quinto passo .........................................................................................................................................209.1.6 Sexto passo ..........................................................................................................................................209.1.7 Sétimo passo ........................................................................................................................................209.1.8 Oitavo passo .........................................................................................................................................20
02 | MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
9.1.9 Nono passo ..........................................................................................................................................209.1.10 Décimo passo .....................................................................................................................................219.1.11 Décimo primeiro passo ......................................................................................................................219.1.12 Décimo segundo passo ......................................................................................................................219.1.13 Décimo terceiro passo .......................................................................................................................219.1.14 Décimo quarto passo .........................................................................................................................219.1.15 Conclusão ..........................................................................................................................................229.2 - Exercício Nº2 ........................................................................................................................................229.2.1 Primeiro passo .....................................................................................................................................229.2.2 Segundo passo .....................................................................................................................................239.2.3 Terceiro passo ......................................................................................................................................239.2.4 Quarto passo ........................................................................................................................................249.2.5 Quinto passo ........................................................................................................................................249.2.6 Sexto passo ..........................................................................................................................................259.2.7 Sétimo passo ........................................................................................................................................259.2.8 Conclusão ............................................................................................................................................259.3 Exercício Nº3 ..........................................................................................................................................269.3.1 Primeiro passo .....................................................................................................................................269.3.2 Segundo passo .....................................................................................................................................269.3.3 Terceiro passo ......................................................................................................................................279.3.4 Quarto passo ........................................................................................................................................279.3.5 Quinto passo ........................................................................................................................................289.3.6 Conclusão ............................................................................................................................................289.4 - Exercício Nº4 ........................................................................................................................................289.4.1 Primeiro passo .....................................................................................................................................289.4.2 Segundo passo .....................................................................................................................................299.4.3 Terceiro passo ......................................................................................................................................299.4.4 Quarto passo ........................................................................................................................................299.4.5 Quinto passo ........................................................................................................................................309.4.6 Sexto passo ..........................................................................................................................................309.4.7 Sétimo passo ........................................................................................................................................309.4.8 Oitavo passo .........................................................................................................................................309.4.9 Nono passo ..........................................................................................................................................309.4.10 Conclusão ...........................................................................................................................................31
MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER | 03
1 - Introdução
2 - Definição do Coeficiente de Vazão - Cv
3 - Formulas Gerais para Cálculos de Cv
4 - Fluidos Incompressíveis (Líquidos)
O cálculo de uma válvula de controle consiste em determinar os dados de processo em um coeficiente de vazão denominado C .v
É a vazão de água, em galões por minuto a 60°F , que passa pela válvula sob um diferencial de pressão de 1 psi.
Vazão em Volume
Constantes numéricas para equações dos fluídos líquidos
As formulas que a Pentair utiliza são baseadas na norma ANSI/ISA 75.01-01 (IEC-60534-2-1).Esta norma introduzem vários fatores de correção, que além de tornarem os cálculos mais precisos, permitem analisar as condições de fluxo (sub - crítico, crítico, cavitação, vaporização ou viscoso).
4.1 Equações básicas para líquidos
C = v
w
N F F* P *6 R)P D1*
*Para converter centipoise em centistoke, dividir centipoise por Gf
N1
N2
N4
N5
N w q P )P d - D D1 <
Constante Unidades usadas nas equações
0,08650,8651,000
890
- - - -
--
- - - - -- - - - --- -
- -- --
- - - - - -- - - - - -
------------
-
- - - -
---
- - - - - -
- - - -
- - - - -- - - - - -
- - -- - - -
3m /h
3m /h
3m /hgpm
gpm
kPa (a) kPabar (a) barpsia psi
0,00214
760008730021153 scfh
centistoke*centistoke*centistoke*
0,002411000
mmpol.
kg/hkg/hIb/h
pol.
pol.
pol.
mm
mm
mm
2,7327,363,3
N6
N18
N32
kPa (a)bar (a)psia
kPabarpsi
3kg/m3kg/m3Ib/pes
1,0006451271,70
Vazão em Massa
C = v
q
N F F* P *1 R
Gf
)P (1) (2)
04 | MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
Calcula-se o C preliminar considerando-se os seguintes fatores:V
F e F = 1P R
Após o cálculo do C preliminar, seleciona-se o diâmetro aproximado e o tipo da válvula.V
Finalmente, calcula-se o Número de Reynolds (R ):EV
F = Fator modificador, converte a geometria do(s) orifício(s) por um único orifício circular equivalente.D
(nu) = Viscosidade cinemática, centistoke (ct).
Se R > 10.000, o valor do Fator F = 1,0 e o fluxo é turbulento.EV R
Se R < 10.000, o fluxo não é turbulento, podendo ser laminar ou de transição.EV
O C para dimensionamento do diâmetro da válvula para fluxo não turbulento será calculado pelas V
seguintes equações:
Vazão em Volume
Os efeitos destes são desconhecidos. Enquanto estes efeitos não forem conhecidos, recomenda-se considerar o diâmetro da válvula igual ao da tubulação para cálculo do fator F .R
Este fator resulta em um coeficiente conservador, uma vez que a turbulência adicional criada pela redução e expansão aumentarão o respectivo valor do fator F para um dado Número de Reynolds da válvula.R
2Para passagem integral onde C /d >0,016 N e R > 10, o fator F será calculado pelas seguintes equações:vi * 18 EV R
Fluxo de transição
Notas: use o menor valor de F encontrado nas equações (7) ou (8).R
Fluxo laminarR < 10, usar somente o valor da equação (8).EV
F não deve exceder a 1.R
<
4.2 Fluxo não turbulento (laminar ou de transição)
4.2.1 Válvula instalada com diâmetro igual ao da tubulação
4.2.2 Válvula instalada entre redução e expansão
4.2.3 Fator do número de Reynolds - FR
L F L CL vi *
2 2F CL vi * + 1,001/4
N F q4 D* *R =EV 4 N d2 *
Gf
)PqC = v N F1 R*
wC = v N F6 R* )P D1*
(3)
(5) (6)
(4)
Vazão em Massa
0 =1
N2
( Cvi
2d (2
= Log *F R
1+ 0,33 *
F L1/2
01 1/4
Rev
10.000(7)
(9)
(8)FL0 R1 EV*
0,026F = R OU
C = 1,3 * Cvi v
| 05MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
Para passagem integral onde C / d < 0,016 N e R > 10, o fator F será calculado pelas seguintes vi 2 18 EV R*equações:
Fluxo de transição
Notas: use o menor valor de F encontrado nas equações (10) ou (11).R
Fluxo laminar
R < 10, usar somente o valor da equação (11).EV
F não deve exceder a 1.R
Para ambos os cálculos, observar:
Após calculado o fator F , a seguinte equação deve ser atendida:R
Se a equação acima não for atendida, repita o procedimento aumentando mais 30% o Cvi
Repita isso quantas vezes forem necessárias até a equação ser atendida.
O fator F é a relação da capacidade de vazão através da válvula instalada entre redução e expansão e a P
capacidade de vazão da válvula instalada sem redução e expansão.Este fator é calculado pela seguinte equação:
. e . = Coeficientes em função da redução e expansão das tubulações de entrada e saída.1 2
. e . = Coeficientes de Bernoulli introduzidos para compensar as mudanças de pressões resultantes B1 B2das diferenciais de área.
Após calculado o fator Fp, a seguinte equação deve ser atendida:
Se a equação acima não for atendida, repita o procedimento aumentando mais 30% o Cvi.Repita isso quantas vezes forem necessárias até a equação ser atendida.
4.3 Fator da Geometria da Tubulação - FP
(10)F = 1 +R 10.0001/402
L 10og
REV1/20,33 * FL
CV
FR< Cvi (13)
( CVi (2
F = P1
1+E.
N2 2d
(14)
E = . + . + . - .. 1 2 B1 B2 (15)
(. = 0,51 1 - d
D1
22( (16) . = 1,02 1 -
d
D2
22
( ( (17)
. = 1B1 - d
D1
4
( (
F = R
0,026FL
0 R2 EV
(18). = 1B2 -
d
D2
4
( (
02 = 1+ N32
Cvi
2d
2/3
( (
(19)
(11)
(12)
< CviCv
Fp
06 | MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
Condição de Fluxo Crítico
Vazão em Volume
Determinação do Delta P Critico - PM
É o fenômeno físico de um líquido em movimento que se vaporiza toda vez que a pressão na Vena Contrata (P ) alcança a pressão de vapor a uma temperatura constante.VC
Dividimos a cavitação em 2 estágios:
Primeiro estágio: quando a pressão da Vena Contrata (P ) alcança a pressão do vapor (P ), uma parte de VC V
líquido se transforma em bolhas de vapor.
Segundo estágio: a partir da pressão da Vena Contrata (P ), começa a recuperar-se, e a medida que se torne VC
maior que a pressão de vapor (P ), devido ao fator de recuperação do líquido (F ), as bolhas começam a V L
implodir com maior frequência, tornando-se novamente moléculas de líquido.
Se a pressão de saída da válvula for menor que a pressão de vapor (P ), as bolhas de vapor irão permanecer. V
Este fenomeno é conhecido como vaporização (flashing).
Vazão versus pressão diferencial
)
4.4.1 Cavitação e Vaporização (Flashing)
C =v N F F6 P R* *
wGf
D )PM * 1
C =v N F F1 P R* *
q Gf
)PM
Vazão em Massa
(21) (22)
F = Fator de razão de pressão críticaF
do líquido.F = Combinação dos fatores F e F LP L P
para válvula instalada com redução e expansão.
d = D d = D
2)P = F (P - F - P )M L 1 F VFLP
FP( )
2)P = M (P - F - P )1 F V(23) (24)
F = 0,96 - 0,28 FPv
Pc(25)
1+ (.1 + .b1) FL N2 ((( Cv
2d (2
F = LP FL
(26)2
A
B C D
x
MaxQ
Vazã
o (Q
)
Região de ruídose danos mecânicos Vaporização (P < P )2 v
)PA )PB )PC )PD
Vazão bloqueada("Chocked blow")
Cavitação total(Danos mecânicos ocorrerão)
)P = K (P - P )i c 1 v
) 2P = F (P - F P ) ... para d = D M L 1 F V*) 2P = F (P - F P ) ... para d = D M LP 1 F V*( )
FP
Pressão Diferencial P )
| 07MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
5.1 Fatores X e F(
X = Razão da queda de pressão;
F = Fator da razão dos calores específicos;
= Razão dos calores específicos.
(
(
d - DN w q* P1 )P T1D1
Constante Unidades usadas nas equações
N6
N7
N8
N9
N22
N27
N50,0024110002,7327,363,3
4174,17
13600,94894,819,322,52250732015,9159052000,670,6713,7
--
kg/hkg/hlb/h---
kg/hkg/hlb/h---
3m /h3m /h
scfhkg/hkg/hlb/h
-----3m /h3m /h
scfh---3m /h3m /h
scfh------
--
kPa (a)bar (a)psiakPa (a)bar (a)psiakPa (a)bar (a)psiakPa (a)bar (a)psiakPa (a)bar (a)psiakPa (a)bar (a)psia
--
kPabarpsikPabarpsikPabarpsikPabarpsikPa
kPa
bar
bar
psi
psi
--
3kg/m3kg/m
----
-
--
--------
3lb/pés
-----
KK
°RKK
°RKK
°RK
K°R---
mmpolegada
------------------
*Pés cúbicos por hora, medido a 14,69 psia a 60°F , ou metros cúbicos por hora, medido a 101,3 kpa (a) ou 1,013 bar (a) a 15,6°C
)PX = P1
(F( = 1,4
CPCv
(31) (32)
5 - Fluidos Compressíveis (Gases ou Vapores)
M T Z1* *C = v N P F Y9 * 1 * P *
q
X
T Z1 *C = v N P F Y8 * 1 * P *
w
X M*
Nota: Calcular o Fator F pelas mesmas equações (14), (19) e (20) P
Vazão em Volume Vazão em Massa
X P D1 1* *C = v N F Y6 * P *
wG T Zg 1* *C = v N P F Y7 * 1 * P *
q
X(27)
(29)
(28)
(30)
08 | MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
5.2 - Fator de compressibilidade - Z
Compensa o desvio de comportamento do gás real com a relação ao gás perfeito.
P =rP1
PcT =r
T1
Tc
1,021,000,980,960,940,920,900,880,860,840,820,800,780,760,740,720,700,680,660,64
Fato
r de
com
pres
sibi
lidad
e Z
Pressão reduzida, Pr
(31) (32)
Pressão reduzida, Pr
Fato
r de
com
pres
sibi
lidad
e Z
4,0
3,0
2,0
1,0
0
Tr
1,001,051,101,151,20
1,30
1,401,501,60
1,802,00
2,50
3,003,50
5,006,00
10,008,00
15,00
4,00
| 09
0 1 2 3 4 5 6
0 5 10 15 20 25 30 35 40
MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
5.3 Fator de Expansão - Y
5.4 Fator de queda de pressão combinando os fatores X e F para válvula instalada entre redução T P
e expansão - XTP
5.4.1 Condição de fluxo sub-crítico
5.4.2 Condição de fluxo crítico
5.5 Calcula-se o C preliminar considerando os seguintes fatores:V
5.6 Fluxo não Turbulento (Laminar ou de Transição)
Relaciona a variação da densidade do fluido durante a passagem através da válvula entre o ponto de entrada da mesma e o ponto da vena contracta. Ele relaciona também, a variação na área do fluxo na vena contracta em função da variação de pressão.
A vazão que escoa através da válvula aumenta proporcionalmente enquanto o valor de X for menor do queF( X ou F( X* *
Se a pressão de entrada (P ) for mantida constante e diminuindo a pressão de saída (P ), a vazão que escoa 1 2
através da válvula deve aumentar até um determinador limite máximo (VELOCIDADE SÔNICA). Reduções posteriores de P , não irão produzir nenhum aumento de vazão, atingindo-se as condições de fluxo crítico ou 2
bloqueado, ponto no qual a velocidade é sônica. Este limite é alcançado quando X atinge o valor de F( X ou F( X .T TP* *O valor de X utilizado nas equações deverá ser mantido dentro desse limite mesmo que a queda de pressão seja maior. Por esta razão, o valor de Y encontra-se numa faixa de 0,667 a 1,00.
Após o cálculo do C preliminar, seleciona o diâmetro aproximado e o tipo de válvula. Finalmente, calcula-se vo número de Reynolds, R para determinar a condição de fluxo adequada.EV
Nota: Calcular o R pela mesma equação (3).EV
O C para dimensionamento do diâmetro da válvula para fluxo não turbulento será calculado pelas seguintes V
equações:
Nota: Calcular o fator F pelas mesmas equações do item 4.2.3R
T TP
Y = 1 - XX F XT* *(
d = D
Y = 1- XX F XTP* *(
d = D
Limites: 1 > Y > 0,667
F = 1 X = 0,75P T
(35) (36)
X =TP +1
-1
XT
4N d5 *
XT 2(. + . ) C1 1B vi
FP(37)
M T1*C = vN F22 R*
q)P (P + P )1 2
T1C = vN F27 R*
w)P (P + P ) M1 2 *
Vazão de Volume Vazão de Massa
(38) (39)
10 | MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
6 - Cálculo da Velocidade de Saída da Válvula
6.1 Fluídos Incompressíveis (Líquidos)
M : Número de MACH na saída da válvulacV: Velocidade de escoamento na saída da válvula, pés/s (m/s)V : Velocidade sônica na saída da válvula, pés/s (m/s)c
6.2.1 Velocidade de Escoamento
6.2 - Fluídos Compressíveis (Gases ou Vapores)
Líquidos CavitantesTipo de válvula
GloboBorboleta
Outras
pés/s (m/s)30 (9,1)18 (5,5)24 (7,3)
Líquidos não CavitantesTipo de válvula
GloboBorboleta
Outras
pés/s (m/s)40 (12,2)
23 (7)32 (9,7)
Limites recomendáveis
0,408 qV = *2d2
354 qV = *2d2
Sistema Inglês Sistema Métrico
V: Velocidade na saída da válvula, pés/s (m/s)d : Diâmetro de saída, pol (mm)2
q: Vazão, gpm (m3/h)
Mc = VVc
Constantes NuméricasN W q* P2 Ve2 T2 d V - Vc
N10
N11
1,240,0014
--
3m /hscfh
bar (a)psi (a)
--
K°R
mmpol.
m/spés/s
3540,0510
kg/hlb/h
--
--
3m /kg3pés /Ib
--
mmpol.
m/spés/s
* Pés cúbicos por hora, medido a 14,69 psia a 60F°, ou metros cúbicos por hora, medido a 1,013 bar (a) a 15,6°C
(40) (41)
(42)
V = N q T10 2* *
2d P22 *
Gases(43)
V = N W V11 e2* *
2d2
Vapor d'agua(44)
N11
| 11MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
6.2.2 Velocidade Sônica
( T2*V = 91,2C M( T2*V = 223C M
Sistema Inglês Sistema Métrico
V = 1650 Pés/sc V = 500 m/sc
V = 60 T c 2 V = 24,54 T c 2
Gases
Vapor d'água saturadoValor d'água superaquecido
Tipos de Internos Número de MACHConvencional
Borboleta, baixo ruído um ou dois estágios.Baixo ruído 3 estágios ou acima
Baixo ruído para descarga atmosférica
0,70,5
0,330,15
Limites recomendáveis
(45) (46)
12 | MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
7 - Informações Técnicas
7.1 Propriedades de vários líquidos
LíquidoFórmula
quím./símb.
Peso Molecular
Peso Específico
3(lb/pés )
Densidade Relativa Gf
Constantes Críticas
Temperatura Crítica, TC
Pressão Crítica, PC
oF oC psia Bar (a)
Acetaldeido C H O2 4 54 48,774 0,782 370 188
Acetona C H O2 6 58 49,773 0,79 455 236 691 48
Ácido Acético C H O2 4 2 60 65,489 1,05 612 322 841 58
Ácido Cloridrico 30% HCL 36 76,090 1,22 124 51 1198 82
Ácido Nitrico 60% HNO3 63 85,448 1,37
Ácido Sulfúrico 100% H SO2 4 98 114,138 1,83
Água H O2 18 62,371 1,00 705 374 3206 221
Álcool Etílico C H O2 6 46 49,210 0,789 469 243 927 64
Álcool Metílico CH O4 32 49,460 0,793 464 240 1156 80
Aminobenzol C H N6 7 93 63,743 1,022 799 426 769 53
Amônia Saturada Nh3 17 38,670 0,62 270 168 1636 113
Benzeno (Benzol) C H6 6 78 54,824 0,879 552 289 701 48
Cloro CL2 71 88,566 1,42 291 144 1118 77
Cloreto de Cálcio 25% C Ca L 76,716 1,23
Cloreto de Sódio 25% N Ca L 74,221 1,19
Éter Etílico C H O4 10 74 44,470 0,713 381 194 522 36
Furfural C H O5 4 2 96 72,350 1,18
Gasolina 46,778 0,75
Glicerina 100% C H O3 8 3 92 78,587 1,26
Glicol C H O2 6 2 62 70,167 1,125
Mercúrio Hg 200 844,877 13,546 2660 1460 1530 1055
| 13MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
7.1 Propriedades de vários líquidos (continuação)
7.2 Propriedades do vapor de água
LíquidoFórmula
quím./símb.Peso
Molecular
Peso Específico
3(lb/pés )
Densidade Relativa Gf
Constantes Críticas
Temperatura Crítica, TC
Pressão Crítica, PC
oF oC psia Bar (a)
Nitrobenzol C H O N6 5 2 123 76,092 1,22 370 188
N-octano C H8 18 114 43,659 0,700 565 296 362 25
Óleo Lubrificante 57,069 0,915
Petróleo 49,896 0,80
Querosene 48,648-51,144 0,78-0,82
Sulf. de Carbono CS2 76 78,774 1,263 530 277 1102 76
Terpentina C H10 10 130 53,327 0,855 709 376
Toluol C H7 6 92 54,387 0,872 610 321 611 42
Tricloroetileno C HCL2 2 96 91,560 1,468
M-xileno C H8 10 106 53,888 0,864 655 346 509 35
P1 (psia) Relação dos calores específicos ( Fator F(
0-80 1,32 0,94
81-245 1,30 0,93
246-475 1,29 0,92
476-800 1,27 0,91
801-1050 1,26 0,90
1051-1250 1,25 0,89
1251-1400 1,23 0,88
14 | MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
7.4 Propriedades de vários gases
* Densidade nas condições normais
GásFórmula quím./
símb.
Peso Molecular
Peso Específico
3(lb/pés )
Densidade Relativa Gg
Constantes Críticas
Razão dos calores
específicos (
Temperatura Crítica, TC
Pressão Crítica, PC
oF oC psia Bar (a)
Acetileno C H2 2 26 0,06754 0,08971 97 36 911 63 1,28
Amônia Nh3 17 0,04420 0,5871 270 168 1636 113 1,29
Ar 29 0,07628 1,0000 -222 -141 547 38 1,40
N-Butano C H4 10 58 0,16725 2,0888 305 152 551 38 1,096
Cloreto de Metila
CH C3 L 50 0,1309 1,7388 289 143 1000 69 1,20
Cloro Cl2 71 0,1857 2,4667 291 144 1145 79
Dióxido de Carbono
CO2 44 0,1142 1,5170 87 31 1071 74 1,28
Dióxido de Enxofre
So2 64 0,1663 2,2090 316 157 1143 79 1,25
Etano C H2 6 30 0,07868 1,045 90 32 710 49 1,192
Etileno C H2 4 28 0,0728 0,9670 50 10 742 51 1,216
Hélio He 4 0,01039 0,13801 -450 -268 33 2 1,66
Hidrogênio H2 2 0,005234 0,6952 -400 -240 188 13 1,40
Metano CH4 16 0,04163 0,5530 -116 -82 673 46 1,307
Monóxido de Carbono
CO 28 0,07269 0,9655 -220 -140 507 35 1,41
Neônio N6 20 0,05621 0,7466 -380 -229 395 27
Nitrogênio N2 28 0,07274 0,96626 -233 -147 492 34 1,40
Óxido Nitrico NO 30 0,07788 1,0345 -137 -94 957 66 1,40
Óxido Nitroso N O2 44 0,1143 1,5183 97 36 1054 72 1,26
Oxigênio O2 32 0,08305 1,1032 -181 -119 736 51 1,40
Propano C H3 6 44 0,1164 1,5462 206 97 617 42 1,131
| 15MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
7.4 Pressão 7.5 Volume
7.6 Velocidade 7.7 Massa
7.8 Temperatura
Densidade relativa Viscosidade
Multiplicar Por Para obter
ATM 1,01331,033214,696
760,000101,379
Bar (a)2Kg/cm (A)
psiaTORR (A)
KP (A)
Bar (g) 0,98691,019714,504
750,060100,000
ATM2Kg/cm (g)
psigTORR (g)
KP (g)
2Kg/cm (g) 0,98070,967814,200725,5098,068
Bar (g)ATMpsig
TORR (g)KP (g)
Multiplicar Por Para obter
gpm 0,22718,0208
3m /h3pés cub ./h
3m /h 4,403335,31
gpm3pés cub ./h
scfh(14,696 psia à
o60 F)
0,0283 3m /h(1,0133 Bar (a)
oà 15,6 C)
3m /h(1,0133 Bar (a) à
o15,6 C)
35,3357 scfh(14,696 psia à
o60 F)
3Nm /h(1,0133 Bar (a) à
o0 C)
scfh(14,696 psia à
o60 F)
Multiplicar Por Para obter
Pes/Seg. 60,000,3048
pes/Min.m/Seg.
m/Seg. 3,280196,9
pes/Seg.pes/Min.
Multiplicar Por Para obter
Kg/h 2,2046 Lb/h
Lb/h 0,4536 Kg/h
oGraus Celcius ( C) Grau Kelvin (K) oGrau Fahrenheit ( F) oGrau Rankine ( R)
oCoC + 273,15
o9/5 C + 32o9/5 C + 459,67
273,15K
9/5K - 459,679/5K
o5/9 ( F - 32)o5/9 ( F + 459,67)
oFoF + 459,67
o5/9 ( R - 459,67)o5/9 R
oR - 459,67oR
Lb/h x 379scfh =M
3 Kg/h x 22,385Nm /h =M
CentipoisesCentistokes =Gf
Peso molecular do gásG =g29
16 | MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
8 - Nomenclatura
Coeficiente de Vazão.
Diâmetro nominal da válvula.
Diâmetro de entrada da válvula.
Diâmetro de saída da válvula.
Diâmetro nominal da linha.
Fator modificação em função do tipo de válvula.
Fator de razão de pressão crítica dos líquidos.
Fator de razão dos calores específicos.
Fator de recuperação de pressão dos líquidos.
Combinação dos fatores F e F para uma L P
válvula instalada com redução e expansão.
Fator da geometria da tubulação.
Fator de número de Reynolds.
Densidade relativa do gás tomada nas condições de trabalho (sendo o ar o gás de referência cuja densidade é igual a 1,000).
Densidade relativa do líquido à temperatura de entrada (sendo a água o líquido de referência cuja densidade é igual a 1,000).
Relação dos calores específicos de um gás (Cp/Cv).
Coeficiente de cavitação incipiente.
Peso molecular.
Constante numérica.
Pressão de entrada absoluta.
Pressão de saída absoluta.
Pressão crítica termodinâmica absoluta.
Pressão reduzida, (P /P )1 c
Pressão de vapor do líquido a temperatura do fluxo.
Vazão volumétrica.
Máxima vazão volumétrica (condição de fluxo crítico).
Número de Reynolds relativo à válvula.
Temperatura de entrada absoluta.
Temperatura de saída absoluta.
Temperatura crítica termodinâmica.
Temperatura reduzida, (T /T ).1 c
Volume específico de saída.
Velocidade de saída.
Vazão em massa.
Razão entre a queda de pressão e a pressão de entrada absoluta ()P/P ).1
Fator de razão na queda da pressão dos gases.
Fator da queda de pressão, combinando os fatores X e F para válvula instalada entre T P
redução e expansão.
Fator da expansão dos gases ou vapores.
Fator de compressibilidade.
Peso específico.
Queda de pressão (P - P ).1 2
Queda de pressão permitida para fluxo crítico.
Viscosidade cinemática, centistokes.
Viscosidade absoluta, centipoises.
Condições de entrada (montante)
Condições de saída (juzante)
Gás
Líquido
Sub-índices
F P
C V
P V
FR
d
Gg
d1
q
d2
qmax
Gf
D
REV
FD
FF
F(
Kc
M
N
P1
P2
Pc
Pr
FL
FLP
(
XT
XTP
Y
Z
1
2
g
f
T1
T2
Tc
D
)P
)PMAX
<(nu)
:(mu)
Tr
V2 esp.
W
V
X
| 17MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
9 - Exemplos de Dimensionamento
1 - Cálculo de CV
2 - Cálculo de velocidade
Condições de Serviços
Tubulação de Entrada e Saída = 10 pol. Sch 40
Cálculo preliminar do CV
F = 1,00 F = 1,00 R P
Válvula pré selecionada
Verificação da condição de fluxo pelo Número de Reynolds - REV
F = 0,41 para válvula série 1000-1010 com fluxo que tende abrirD
F = 0,89 para válvula série 1000-1010 com fluxo que tende abrirL
C = 1,3 Cᵥ = 1,3 161,3452 = 209,7488vi
N = 890 (quando “d” é em polegadas)2
3N = 0,076 (quando “q” é em m /h)4
Como o número de Reynolds é > 10.000, a condição de fluxo é turbulenta e o Cᵥ deve ser calculado para esta condição.
9.1 - Exercício Nº1
9.1.1 Primeiro passo
9.1.2 Segundo passo
Fluído = Água3q = 400m /h
P = 10 Bar(a)1
P = 2 Bar(a)2
ΔP = 8 Bart = 80°C1
P = 0,4739 Bar(a)V
P = 221,0591 Bar(a)C
G = 0,9739f
Visc = 1,00 cts
= C = v
q
N F F* P *1 R
Gf
)P 0,865 1 1* *
400
80,9739 = 161,3452
Série: 1000-1010Diâm. : 6 polClasse: 300Característica: = % na gaiola
Fluxo tende: AbrirDiâm. Orifício: 7 polCᵥ: 390 / Curso: 2 polFalta de ar: Fecha
L F L CL vi *
2 2F CL vi * + 1,001/4
N F q4 D* *R =EV 4 N d2 *
1 0,89L 209,7488 *
76.000 0,41 400* *R =EV
2 2 0,89 209,7488 * + 11/4
4 890 6* = 912.247,5267 1,0075 = 919.089,3832*
18 | MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
9.1.3 Terceiro passo
9.1.4 Quarto passo
Verificação do fluxo crítico
Cálculo do Fator da Geometria - FP
Cᵥᵢ = 1,3 161,3452 = 209,7488*
Coeficientes de resistência, da redução, expansão e Bernoulli -
163,2248 < 209,7488 Condição Atendida
F = 0,96 - 0,28 FPv
Pc
= 0,96 - 0,28 = 0,94700,4739221,0591
FLP
FP( )
2)P = M (P - F - P )1 F V
( CVi (2
F = P1
1+E.
N2 2d
E = . + . + . - .. 1 2 B1 B2
E .
(. = 0,51 1 - d
D1
22
( ( = 0,5 = 0,20481 - 6
10
22
((. = 12 1 -
d
D1
22( ( = 1 = 0,40961 -
6
10
22(
. = 1B1 - d
D1
4
( ( = 1 = 0,8704 - 6
10
4
( (
E = 0,2048 + 0,4096 + 0,8704 - 0,8704 = 0,6144.
1+0,6144 209,7488
890
2
( (F = = 0,9885P
1
26
< CviCv
Fp
161,3452
0,9885< 209,7488
. = 1B2 - d
D1
4
( ( = 1 = 0,8704 - 6
10
4
( (
| 19MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
9.1.5 Quinto passo
9.1.6 Sexto passo
9.1.7 Sétimo passo
9.1.8 Oitavo passo
9.1.9 Nono passo
Cálculo do Fator Combinado - FLP
Verificação do Fluxo Crítico
Como o ΔP (7,541 Bar) < ΔP (8,000 Bar), o fluxo é crítico, e o ΔP deve ser usado para o cálculo do Cᵥ.M M
Cálculo de C para condição do Fluxo CríticoV
Comentário: Em função do Cᵥ requerido, o diâmetro da válvula pré-selecionada está correto, trabalhando numa abertura de aproximadamente 78% do curso.
Queda de pressão para incipiente de cavitação - ΔPi
ΔP = K (P - P ) i C 1 v
ΔP = 0,65 (10,000 - 0,4739) = 6,1923Bar i
Como o ΔP (6,192 Bar) < ΔP (8,000 Bar) a válvula cavitai processo
Verificação da Cavitação Total
ΔP > ΔP e P > P M 2 V
8,000 Bar > 7,5421 Bar e 2,000 Bar(a) > 0,4739 Bar(a)
Pelo comparativo acima a válvula está com cavitação total e interno anti-cavitante é recomendável.
FL N2 (( 2
FL
1+ (.1 + .b1)
F = LP
Cv2d( (
2
26
2 =
161,3452( (2
(( 8900,89
= 0,8784
1+ (0,6144 +0,8742 )
0,89
0,87840,9885
2
= (10 - 0,9470 0,4738) = 7,5421 Bar*
N F 1 P*
qC =v
Gf
)PM 7,5421 = = 168,1163
0,865 0,9885*
0,9734400
K = 0,65 para válvula 1010 com orifício integral e fluxo C
tende a abrir
)P = M (P - F P )1 F V*FLP
FP
2
( ) ( )
20 | MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
9.1.10 Décimo passo
9.1.11 Décimo primeiro passo
9.1.13 Décimo terceiro passo
Selecionamos a mesma válvula, porém, com internos anti-cavitante de 1 estágio.
Diâmetro do orifício: 7,0 pol. Curso: 2 pol. Cᵥ: 207,1 F : 0,95 K : 0,90L C
Calcular novamente o ΔPi
ΔP = K (P P ) = 0,90 (10,000 - 0,4759) = 8,572 Bari C 1 V*
Como o ΔP (8,572 Bar) > ΔP (8,000 Bar) a válvula não cavita.i
Verificação do Fluxo Crítico
9.1.12 Décimo segundo passo
Verificação do Fluxo Crítico
Como o ΔP (8,4470 Bar) > ΔP (8,000 Bar), o fluxo é subcrítico, e o ΔP deve ser usado para o cálculo do Cᵥ.M
Cálculo final do CV
A Válvula de Diâmetro de 6 pol. com Cᵥ sel. =207,1 com Internos Anti - cavitante 1 Estagio está correta
9.1.14 Décimo quarto passo
Cálculo de Velocidade de Saída
Em função da Velocidade, a Válvula pré-selecionada está correta.
N22
FL ((FL
1+ (.1 + .b1)
F = LP
Cv2d( (
2
890
= 20,95
=0,9296
1+ (0,2048 +0,8704 ) 161,3452( (2
((0,95
26
FLP
FP ( ) 2)P = M (P - F P )1 F V*
0,92960,9885
2
= (10 - 0,9470 0,4738) = 8,4470 Bar*
N F 1 P*
qC =v
Gf
)PM 8 = = 163,2223
0,865 0,9885*
0,9739400
V = = 6,0967m/s N q7 *
2d 2
= 354 400*
2152,4
q = 400 m3/h 3N = 354 quando q é m /h 7
d = 6 25,4 = 152,4 mm*2
( )
| 21MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
9.1.15 Conclusão
9.2 - EXERCÍCIO Nº2
9.2.1 Primeiro passo
A Válvula pré selecionada está correta, portanto, a especificação fica assim:
Modelo 1000-1010 Diâmetro: 6 pol. - Classe: 300
Internos Anti-cavitante 1 ( um ) EstágioCaracterística : Linear
Classe de Vazamento : IV
Fluido = Nitrogênio3 3q = 30.000 Nm /h = 31.714,3 m /h a 1,0133 bar(a) a 15,6°C
P = 20 bar(m)+1,0133 = 21,013 bar(a)1
P = 2 bar(m)+1,0133 = 3,013 bar(a)2
T = 70°C + 273,15 = 343,15 K1
Diâmetro da tubulação, entrada e saída = 10pol.-sch 40
Pré-selecionamos uma válvula modelo 1010 com internos balanceados e baixo ruído de 3 estágios.
F = 0,99 X = 0,99L T
Z = 0,997 ( Vide Fig -1 )
Fig- 1 Fator de Compressibilidade - Z
(F( = 1,4
1,4 = = 1,001,4
21,013P =rP1
Pc = = 0,619
33,959
T =rT1
Tc = = 2,72
343,15126,20
= 1,000 ctsᶹ T = 126,20 KC
P = 33,96 bar(a)C
M = 28=1,4(
Pressão reduzida, Pr
Fato
r de
com
pres
sibi
lidad
e Z
4,0
3,0
2,0
1,0
0
Tr
1,001,051,101,151,20
1,30
1,401,501,60
1,802,00
2,50
3,003,50
5,006,00
10,008,00
15,00
4,00T =2,72r
0,997
P = 0,619r
22 |
0 5 10 15 20 25 30 35 40
MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
Verificação da condição do fluxo em função da queda de pressão - X
F X = 1,00 0,99 = 0,99( T* *X(0,856) < F X (0,99) Condição de fluxo sub-críticoT ( →*
Fator de expansão Y considerando d = D
Cálculo preliminar do Cᵥ
Pelos dados fornecidos, a seguinte equação será usada:
N = 22509
F = 1,000 para d = DP
Pré-selecionamos um diâmetro 8 pol. com Cᵥsel =125
Verificação da condição de fluxo pelo número de Reynolds - REV
C = 1,3 C = 1,30 99,64 = 129,22 vi V * * N = 76.000 N = 890 F = 0,13 para válvula com fluxo que tende a fechar4 2 D →
Como o número de Reynolds >10.000, a condição de fluxo é turbulenta e o Cᵥ deve ser calculado para esta condição.
9.2.2 Segundo passo
9.2.3 Terceiro passo
P -P 1 2 =)PX = P1 P1
21,013 - 3,013 = = 0,85721,013
Y = 1- XX F XT* *(
= 1 - = 0,7120,8573 1 0,99* *
M T Z1* *C = v N P F Y9 * 1 * P *
q
X = = 99,64
2250 1,000 21,013 0,712 * * *
31.714,3 28 343,15 0,997* *0,857
L F L CL vi *
2 2F CL vi * + 1,001/4
N F q4 D* *R =EV 4 N d2 *
1,00 0,99 129,22 *
76.000 0,13 31.714,3* *R =EV
2 20,99 129,22 * + 1,00 = 27.703.179,05 1,06 = 29.508.756,22*
1/4
4 890 8*
| 23MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
9.2.4 Quarto passo
9.2.5 Quinto passo
Coeficientes de resistência, da redução, expansão e Bernoulli -
Fator da geometria da tubulação - FP
N = 890 quando "d" é em pol.2 →Fator da razão da queda de pressão, combinando os fatores X e F = XT P TP
N = 1000 quando" d" é em pol.5 →
Reanalisar condição de fluxo para d ≠ D
F X = 1,00 0,9889 = 0,9889( TP* *X(0,857) < F X (0,9889) Contínua condição de fluxo subcrítico( TP →*Fator de expansão Y para d ≠ D
E = . + . + . - .. 1 2 B1 B2
E .
(. = 0,51 1 - d
D1
22( ( = 0,5 = 0,06481 -
8
10
22(
(. = 12 1 - d
D1
22( ( = 1 = 0,12961 -
8
10
22(
. = 1B1 - d
D1
4
( ( = 1 = 0,4096 - 8
10
4
( (. = 1B2 -
d
D1
4
( ( = 1 = 0,4096 - 8
10
4
( (E = 0,0648 + 0,1296 + 0,4096 + 0,4096 = 0,1944.
( CVi (2
F = P1
1+E.
N2 2d 1+0,1944 129,22
890
2
( ( = = 0,99921
28
= 41000 8*20,999X =TP +1
-1
XT
4N d5 *
XT 2(. + . ) C1 1B vi
2Fp+1,00 = 0,9889
0,99 0,99 2(0,0648 + 0,4096)129,22
Y = 1 - X3 F XTP* *(
0,857 = 1- = 0,71123 1 0,9889* *
24 | MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
9.2.6 Sexto passo
9.2.7 Sétimo passo
9.2.8 Conclusão
Cálculo Final do Cᵥ
A válvula de diâmetro 8 pol. Com C sel = 125 por enquanto está correta.v
Cálculo de Velocidade de Saída
q = 31.714,3 m3 a 1,013 bar(a) a 15,6°CT = 343,15 K ( como não conhecemos a temperatura de saída, admite-se T = T )2 2 1
P = 3,013 bar(a)2
d = 8 25,4 = 203,20 mm* 2
Velocidade de escoamento - V
Velocidade sônica - VC
( = 1,4 T = 343,15 K M = 28 2
Limite 0,33 para válvula com internos de baixo ruído
A válvula pré-selecionada está correta, portanto, a especificação fica assim:
Modelo 1000 - 1010diâmetro: 8 pol
Classe: 300Internos de Baixo Ruído: 3 Estágios
Classe de Vazamento: IV
M T Z1* *C = v N P F Y9 * 1 * P *
q
X = = 99,86
2250 0,9992 21,013 0,7112 * * *
31.714,3 28 343,15 0,997* *0,856
MC = VVC
V = 1,24 q T2 * P2 *
2d 2
V = 1,24 q T2 * P2 *
2d 2
= 1,24 = 108,47 m/s31.714,3 343,15*2 3,013 203,20 *
( T2*V = 91,2C M1,4 343,15* = 91,2 = 377,77 m/s
28
MC = VVC
= = 0,287 →108,47377,47
| 25MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
9.3 - Exercício Nº3
9.3.1 Primeiro passo
9.3.2 Segundo passo
Condições de Serviço
Fluido = Óleoq = 900 gpmP = 100 psia1
P = 60 psia2
ΔP = 40 psia
Tubulação de entrada e saída = 6 pol. Sch 40
Cálculo preliminar do CᵥF = 1,00 e F = 1,00R P
Válvula pré-selecionada:
Verificação da Condição de Fluxo pelo Número de Reynolds - REV
F = 0,46 para válvula série 85-08 com fluxo tendendo abrirD
F = 0,90 para fluxo tendendo abrir com passagem integralL
N = 890 quando d é em polegada2 →N = 87300 quando q é em gpm4 →
C = 1,3 * C = 1,30 * 127,2792 = 165,46vi V
Como o número de Reynolds é < 1.0000,00 calcular o fator do número de Reynolds, FR
Série: 85-08Diâmetro: 4polClasse: 150
Característica: LinearDiâmetro Orifício: 3,25 polFluxo tende : Abrir
Cᵥ: 195Curso: 2 polFalta de Ar: Fecha
qC =v
Gf
)PM 40 = = 127,2792
0,8900
L F L CL vi *
2 2F CL vi * + 1,001/4
N F q4 D* *R =EV 4 N d2 *
P = 5 psiaV
P = 800 psiaC
t = 80°F1
G = 0,800f
= 500 cps:
< = :
GF
= = 625 cts 5000,8
625 0,90 165,463 *
87.300 0,46 900* *R =EV
2 20,9 165,463 * + 1,00 = 4738,7398 1,0235 = 4850,1002*
1/4
4 890 4*
26 | MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
9.3.3 Terceiro passo
9.3.4 Quarto passo
Fator do número de Reynolds - F para passagem integral, onde:R
Fator do número de Reynolds - FR
OU
Não deve exceder 1,000 →
Para Cálculo de Cᵥ se escolhe o menor valor de FR
Cálculo final do Cᵥ
Como o C /F é menor do que o C , o diâmetro da válvula pré - selecionado em função do C calculado V R vi V
(143,5264) está correto.
Delta P para incipiente da cavitação - ΔPi
ΔP = K (P - P ) K = 0,65 para válvula 85-08 com orifício integral e fluxo tende a abrirC 1 Vi C
ΔP = 0,65 (100 - 5) = 61,75 psi i
Válvula não cavita devido o ΔP de processo (40psi) ser menor do que o ΔP (61,75psi).i
> 0,16 N para R > 10 N = 64518 EV 18* Cvi
2 d
> 0,016 645 10,3414 > 10,3200 para R ( 4850,1002) >10EV *127,2792 1,3*
24
F = R
0,0260 R2 EV*F = 1 +R 1/4
02
1/20,33 * FL( (L og10.000
REV( (02
N2 = 890 = = 8,3220Cvi
2d
2
( ( 127,2792 1,3*24( (
2
L = 0,8868 og F = 1 +R 1/48,3220
1/20,33 * 0,9( ( 10.000
4850,1002( (F = R
0,026 8,32220 4850,1002 = 5,8039*0,9
< CviCv
FR
127,2792
0,8868< 127,2792 1.3 143,5264 < 165,4630*
| 27MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
FL
9.3.5 Quinto passo
9.3.6 Conclusão
9.4 - Exercício Nº4
9.4.1 Primeiro passo
Cálculo de Velocidade
N = 0,408 quando q é em gpm q = 900 gpm d = 4 pol 7 2→
Comentário: Em função da velocidade, a válvula pré selecionada está correta.
A Válvula pré - selecionada está correta, portanto, a especificação fica assim:
Modelo 85 - 08 Diâmetro: 4 pol. - Classe : 150
Característica : LinearClasse de Vazamento : IV
Condições de Serviço
Fluido = Vapor SuperaquecidoW = 40000 kg/h
2 2P = 3 kg/cm man = 4,033 kg/cm Abs12 2P = 2 kg/cm man = 3,033 kg/cm Abs 2
Diâmetro da tubulação de entrada e saída de 14 pol. sch - 40
Pré - Selecionamos uma Válvula Borboleta modelo 87B - 32
Verificação da condição de fluxo em função da razão da queda de pressão - X
= V N q7 *
2d2
= = 22,95 pés/s limite: 50 pés/s →0,408 900*24
t = 170° C1
D = 1,9926 kg/m(= 1,20 M = 18,02
31
F ( = (
1,40= = 0,8571 1,20
1,40F = 1,000P
X = 0,500T
= X P - P1 2
P1
= 0,2480 = 4,033 - 3,033
4,033
28 | MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
9.4.2 Segundo passo
9.4.2 Terceiro passo
9.4.3 Quarto passo
F X = 0,8571 0,500 = 0,4286( T * * X(0,2480 ) < F X (0,4286) Condição de fluxo sub - crítico( T → *
Fator de Expansão Y considerando d = D
Calculo preliminar do Cᵥ Pelos dados fornecidos a seguintes equação será usada:
N = 27,3 F = 1,000 para d = D6 P
Pré-selecionamos um diâmetro de 10 pol. com C a 70 graus de 2910 V
Coeficientes de resistência, da redução, expansão e Bernoulli -
= 1,000 - Y X
3 F X( T* * = 1,000 - = 0,8071
0,24803 0,8571 0,500* *
X P D1 1* *C = v N F Y6 * P *
w0,2480 4,033 1,9926* *
= = 1285,937927,3 1,000 0,8071 * *
4000
E = . + . + . - .. 1 2 B1 B2
E .
(. = 0,51 1 - d
D1
22( ( = 0,5 = 0,12001 -
10
14
22(
(. = 12 1 - d
D1
22( ( = 1 = 0,24001 -
10
14
22(
. = 1B1 - d
D1
4
( ( = 1 = 0,7397 - 10
14
4
( (. = 1B2 -
d
D1
4
( ( = 1 = 0,7397 - 10
14
4
( (E = 0,1200 + 0,2400 + 0,7397 - 0,7397 = 0,3600.
| 29MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
9.4.5 Quinto passo
9.4.6 Sexto passo
9.4.7 Sétimo passo
9.4.8 Oitavo passo
Fator da Geometria da Tubulaçào - FP
C = 1285,9379 1,3 = 1671,7193*Vi
N = 890 quando d é em pol. 2
Fator da razão da queda de pressão, combinando os Fatores X e F = XT P TP
X = 0,405 para ângulo de 53 grausT
N = 1000 quando d é em pol.5
Reanalisar a condição de fluxo para d ≠ D
F X = 0,8571 0,4108 = 0,3521( TP* *X(0,240) < F X (0,3521) Condição de fluxo sub - crítico ( TP →*
Fator de expansão Y considerando d ≠ D
Cálculo do Cᵥ Final
A válvula de diâmetro 10 pol. com Cᵥ sel = 2910 por enquanto está correta.
( CVi (2
F = P1
1+E.
N2 2d1+
0,3600 1671,7193890
2
( ( = = 0,94791
210
= 20,9479X =TP +1
-1XT
4N d5 *
XT 2(. + . ) C1 1B vi
2Fp
0,40541000 10*
+1,00 = 0,41080,405 2(0,1200 + 0,7397)1671,7193
-1
Y = 1- X3 F XTP* *(
0,2480 = 1- = 0,76523 0,8571 0,4108* *
X P D1 1* *C = v N F Y6 * P *
w0,2480 4,033 1,9926* *
= = 1430,901927,3 0,9479 0,7652 * *
40000
30 | MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
9.4.9 Nono passo
9.4.10 Conclusão
Cálculo da Velocidade de Saída pelo Numero de Mach - Mc
Velocidade de Escoamento - V
3N = 354 quando a vazão é kg/h d = 10 25,4 = 254,00 mm V = 0,6691 m /kg*11 E2
Velocidade Sônica - VC
T = t + 273 = 170 + 273 = 443K2 1
A válvula de 10 pol. com velocidade de saída Mach 0,2732 está correta
A Válvula pré - selecionada está correta, portanto, a especificação fica assim:
Modelo 87B - 32Diâmetro: 10 pol - Classe : 150
Classe de Vazamento: IV
V = N W V11 e2* *
2d 2
= = 146,8544 m/s354 40000 0,6621* *
2254
V = 25,54 T c 2
V = 25,54 443 = 537,5548 m/s c
Mc = VVc
= = 0,2732 Limite 0,50 para a válvula Borboleta→ 146,8544537,5548
Mc = VVc
| 31MANUAL DE DIMENSIONAMENTO PARA VÁLVULAS DE CONTROLE HITER
RUA CAPITÃO FRANCISCO TEIXEIRA. NOGUEIRA, 233, SÃO PAULO, SP 05037-030 W W W.HITER.COM.BR
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