O diagrama abaixo mostrado lhe desperta alguma curiosidade? Gostaria de saber mais? Se afirmativo, falemos um pouco mais dele. Vamos descobrir juntos o que pode nos revelar para o dimensionamento correto da válvula de controle.
A engenharia de processos industriais sempre se depara com a demanda por determinar diferenciais de pressão aplicáveis a dispositivos de controle – particularmente válvulas de controle proporcional.
Inúmeras situações podem impor condições limite à livre escolha. Cabe ao engenheiro de processos avaliar que os parâmetros escolhidos são inteiramente válidos para o dimensionamento dos dispositivos. Isto acarretará impactos também sobre a seleção e compra dos mesmos dispositivos. Avaliação insuficiente poderá resultar em equipamento inadequado às condições do processo, bem como ônus econômico e comprometimento de prazos.
Voltemos à figura
Ela vem representar o escoamento de um gás – fluido compressível, sob pressões diferenciais crescentes, expressas como x = ΔP / P1. Diferentemente de fluidos não compressíveis, a curva da vazão W (ordenadas) versus x1/2 (abcissas), logo se desvia da linearidade devido aos efeitos da redução na densidade do gás causado pelo decréscimo de pressão. Isto ocorre enquanto a velocidade de escoamento aumenta até o ponto em que se atinge a velocidade sônica no ponto de veia contraída (“vena contracta”) a jusante da sede da válvula.
A partir deste ponto, reduções adicionais de pressão a jusante não produzem aumento da velocidade na garganta ou “vena contracta”. Quando a restrição ao escoamento seja na forma de um venturi ou bocal, onde a garganta é confinada, o escoamento torna-se imediatamente em choque. Ocorre escoamento em choque quando a dada pressão fixa a montante, a vazão não pode ser aumentada por novas reduções da pressão a jusante.
Placa de orifício ou válvula
No caso de uma placa de orifício ou válvula, onde a garganta não está confinada, a área da garganta tenderá a aumentar e a “vena contracta” migrará para montante quando (x) exceder a razão sônica. Esta migração prossegue até atingir o limite quando a “vena contracta” se posiciona sobre o orifício, alcançando sua máxima área. A partir daí não se pode imprimir maiores velocidades (ou vazão), qualquer que seja a redução da pressão a jusante. Neste caso a razão x é rotulada como xT (T = terminal), o qual é determinado experimentalmente e publicado pelos fabricantes.
Como qualquer valor de x = ΔP / P1 maior que (xT) é inválido para efeito de aumento da vazão, o engenheiro de processo deverá verificar que não excedeu este limite ao indicar certo ΔP para o cálculo de válvulas operando com gás a altos diferenciais.
Abordagens fisicamente justificadas e muitas outras, tais como esta, você encontrará ao participar do curso compacto Fundamentos para Controle de Processos Industriais! O tema de como estabelecer condições seguras para o dimensionamento de válvulas de controle será extensivamente tratado e resultará em regras simples e práticas para aplicação!
