Echilibrarea statică a debitului!

vane-caleffiVane manuale

Vanele manuale sunt utilizate pentru a efectua echilibrarea statică a instalației. Pentru a îndeplini această funcție introduc o pierdere de sarcină adecvată care să compenseze diferențele de presiune la capetele cele mai înalte ale circuitului față de ΔP de proiect, astfel încât să se obțină debitul nominal. Pierderea de sarcină este generată prin intermediul unui obturator sau a unui sector cu geometrie variabilă care să modifice valoarea de Kv a vanei. Vanele manuale pot fi de diferite tipuri care se deosebesc pe baza metodologiei de măsurare a debitului reglat.

i1Vană manuală cu orificiu fix

Se reglează acționând asupra selectorului care comandă mișcarea obturatorului. Conexiunele piezometrice sunt amplasate în amonte de obturator, peste o secțiune Venturi. Din acest motiv poziția obturatorului nu influențează măsurarea debitului.

i2Vană manuală cu debitmetru

Se reglează acționând asupra unei pârghii care comandă un obturator cu sferă. Debitele pot fi verificate direct pe un debitmetru instalat pe vană. Nu este necesar să se calculeze în faza de proiect poziția de tarare.

i3Vană manuală cu orificiu variabil

Se reglează acționând asupra unui selector care comandă mișcarea obturatorului. Racordurile piezometrice sunt amplasate în amonte și aval de obturator. Pentru a măsura debitul trebuie să cunoașteți poziția de reglaj a obturatorului.

i4Robinete de radiator pre-reglabile

Se reglează acționând asupra selectorului care rotindu-se permite varierea secțiunii de trecere a fluidului, creând o “gâtuire”, adică o rezistență la trecerea fluidului. Pentru acest tip de vane nu este posibil să se măsoare valoarea debitului de trecere.

CIRCUITUL SECUNDAR

Circuitele secundare conectate la un circuit primar prin liniile de distribuție pot avea presiuni diferite în funcție de configurația circuitului de distribuție. Două circuite similare conectate la același circuit primar, calculate pentru a avea un debit nominal GNOM, pot avea presiuni diferite (H1 și H2) care generează debite diferite (G1 și G2). Aceste debite nu coincid cu acelea de proiect și deci generează pierderi de sarcină diferite (ΔP1 și ΔP2) față de valorile nominale de proiect.

circuit-secundar

Echilibrarea statică a unui circuit secundar consistă în introducerea în fiecare circuit a unei pierderi de sarcină  adecvate pentru a limita excesul de presiune diferențială a circuitului de distribuție primar. În principiu în schema precedentă este introdusă o vană de echilibrare la baza fiecărui circuit secundar, reglat astfel încât să introducă o pierdere de sarcină egală cu::

∆PVB 1 = H1 – ∆PNOM

∆PVB 2 = H2 – ∆PNOM

În acest mod, în condiții statice, orice circuit secundar este alimentat cu debitul nominal proiectat GNOM proiectat.circuit-22

FUNCȚIONARE ȘI TARARE

Vanele de echilibrare, indiferent daccă sunt statice sau dinamice acționează modificând propria valoare de Kv pentru a stabili starea de echilibru în circuitul în care sunt introduse. În cazul în care o vană servește pentru a efectua reglarea/tararea unui circuit, aceasta va fi echipată cu un organ intern de reglaj.

În cazul unei vane de echilibrare statică, acest element este alcătuit dintr-un obturator: în funcție de poziția obturatorului, vana va avea o secțiune internă de trecere diferită și deci cu o valoare diferită de Kv.

vana-circuit

Valorile de Kv ale unei vane de echilibrare sunt de obicei reprezentate grafic printr-o serie de curbe corespunzătoare pozițiilor de tarare (Grafic 1).

O vană de echilibrare manuală introduce pierderea de sarcină necesară în circuit  pentru a regla debitul transportat la valoarea debitului proiectat.

Această pierdere de sarcină depinde în mod evident de poziția obturatorului și deci de valoarea de Kv a vanei.

Condițiile de proiectare cunoscute sunt debitul nominal (GNOM) și pierderea de sarcină care trebuie introdusă în circuitul (ΔPVB), așa cum au fost determinată aceasta în prealabil. Cunoscând grafic aceste două valori se determină poziția de reglaj a vanei intersectând cele două linii.   (Graficul 2).

formulaSau poziția de reglaj se poate determina analitic din formula coeficientului de flux introdusă în prealabil.

 

Este bine să se sublinieze faptul că această tarare este valabilă numai în starea staționară în care a fost calculată, în cazul în care s-ar modifica condițiile de presiune (H) din circuitul secundar, valoarea de Kv3 a vanei ar fi mereu aceeași și deci debitul de trecere ar fi oricum diferit de acela proiectat, deși s-a introdus o vană de echilibrare în cadrul circuitului.

Grafic 1: caracteristicile hidraulice ale unei vane de echilibrare pentru fiecare poziție de reglaj

Grafic 2: caracteristicile hidraulice ale unei vane de echilibrare pentru fiecare poziție de reglare

grafic-1 grafic-2

CIRCUIT DE ECHILIBRARE : stare inițială

Elementele care alcătuiesc un circuit de limitare care controlează debitul sunt în principal: țevile de distribuție caracterizate de pierderi de sarcină distribuite și concentrate, o vană de zonă (sau de reglaj ) și terminalul de emisie. Pentru a exemplifica situația, se introduce un exemplu numeric. Circuitul în cauză are un debit nominal GNOM de 300 l/h și o pierdere de sarcină nominală (ΔPNOM) la debitul proiectat de 12 kPa.

Dacă la capetele circuitului este o presiune de 20 KPa, circuitul trebuie să fie echilibrat conform procedurii prezentate în prealabil, în special:

echilibrare-circuit

Pentru a obține debitul proiectat în circuitul terminal, vana de echilibrare trebuie să fie reglată astfel încât să se introducă o pierdere de sarcină de 8 kPa. În cazul specific, punctul de reglare al vanei trebuie să fie fixat astfel încât să aibă o valoare de Kv egală cu :

evolutia-pierderilorEvoluția pierderilor de sarcină poate fi reprezentată ca în următoarea imagine, în care : • primul tronson reprezintă pierderile de sarcină distribuite și concentrate în primul tronson de țevi egală cu 2 kPa. • vana de zonă generează o pierdere de sarcină concentrată egală cu 3 kPa. • sistemul de emisie și al doilea tronson de țevi introduc două pierderi de sarcină egale cu 5 + 2 kPa. Așa cum se poate observa din grafic, pierderea de sarcină proiectată a circuitului este egală cu 12 kPa, dar presiunea exercitată asupra circuitului este egală cu 20 kPa: excesul de presiune (8 kPa) trebuie să fie absorbit de vana de echilibrare.

         Graficul pierderilor de sarcină 

Curbe di funcționare ale circuitului

f11

f9FACTOR DE ECHILIBRARE Cunoscând condițiile de funcționare nominale ale unui circuit din punct de vedere al presiunii (HNOM) și debitului (GNOM) este posibil să estimați noile condiții de funcționare ale circuitului asupra căruia se exercită o presiune (H) calculând factorul de echilibrare după cum urmează:

CIRCUIT DE ECHILIBRARE : creșterea presiunii

f1O creștere a presiunii la capetele circuitului echilibrat de la 20 la 27 KPa generează o creștere de debit în cadrul circuitului. Noua valoare de debit se poate determina cu factorul de echilibrare F.

Vana de echilibrare manuală constituind o componentă statică nu își va modifica poziția de reglaj, menținând deci valoarea de Kv (1,06 m3/h) calculată în prealabil. Deci nu va absorbi excesul de presiune ci va introduce o pierdere de sarcină insuficientă pentru a contrabalansa creșterea presiunii, calculabilă cu valoarea de Kv constantă egală cu 1,06 m3/h.f2

f3Coeficientul de flux al unei vane Formula se modifică în funcție unitățile de măsură utilizate introducând coeficienții adecvați.f7

Curba circuitului nu este schimbată, însă noul său punct de funcționare s-a deplasat la o valoare de debit de 350 l/h (+17%) chiar dacă se utilizează o vană pentru echilibrarea instalației.

Graficul pierderilor de sarcină Curbe di funcționare ale circuitului
f8

Utilizarea vanelor de echilibrare statică este indicată în circuitele care prevăd condiții de funcționare “staționară”, sau nu sunt supuse unor variații de sarcină (porniri/opriri) care implică fluctuația continuă a presiunii diferențiale acționând asupra circuitelor. Evaluarea tipului de echilibrare depinde într-adevăr de modalitatea de funcționare și reglare a instalației, atât în ceea privește circuitul secundar cât și primar.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *