Blog: Go with the flow
Share to Facebook Share to Twitter Share to Twitter More...

Blog e vídeo: Adquirindo mais conhecimento para resolver a cavitação das válvulas

Já que a cavitação é uma das causas mais importantes de desgaste, é importante controlar a vazão de fluído. Usar fluidodinâmica computacional (CFD) avançada para criar um modelo de cavitação ajuda a alcançar resultados de forma mais rápida e eficiente, e ter um conhecimento mais profundo para os seus projetos, evitando a falha prematura das suas válvulas de controle.

O CFD tem sido utilizado com sucesso há algum tempo para estudar a vazão de fluído através das válvulas. É uma forma comprovada de simular todos os processos de fluídos de uma forma rápida e eficiente em um formato digital, para que você possa facilmente ver o impacto de um líquido ou gás no desempenho da sua válvula de controle.

O CFD inclui análise de queda básica de pressão para calcular o coeficiente de vazão da válvula (Cv) e as características inerentes de vazão da válvula. Ele também calcula o torque dinâmico. Todas essas medições são importantes para garantir que a válvula seja projetada de acordo com as especificações. Especificamente, quando se trata de válvulas de controle críticas para o processo, nós usamos CFD de forma eficaz para estudar a vazão de fluído através das válvulas durante a cavitação.

É essencial validar os modelos de simulação com testes experimentais. Assim sendo, nós verificamos as análises resultantes do CFD com testes em laboratório. E a precisão, em geral, foi muito alta.

Mais rápido do que os testes físicos

A vantagem de usar CFD em vez de testes físicos é que a simulação pode ser realizada de forma mais rápida. É possível até mesmo analisar as válvulas de controle em grandes dimensões, já que não são necessários cálculos de coeficiente de vazão semiempíricos.

Além disso, o CFD oferece muitos benefícios no projeto de válvulas de controle, como otimizar o processo de design para ser mais eficiente ao ajustar as características da válvula para alcançar a forma desejada. Além disso, o CFD ajuda a reduzir a necessidade de testes de protótipo.

Adquira um conhecimento mais profundo para o projeto

Você pode usar análises CFD mais avançadas para computar os coeficientes de vazão de líquido da razão de pressão diferencial de uma válvula de controle da cavitação incipiente (xFz) e o fator de recuperação de pressão do líquido (FL). Esses fatores podem ser determinados de forma mais precisa e confiável incluindo física de cavitação real no modelo.

Na verdade, a análise CFD permite criar um modelo das mesmas condições de vazão que são usadas em testes de laboratório para analisar as regiões de volume de vapor reais. Isso permite que você faça uma melhor avaliação das áreas em que a cavitação pode potencialmente causar danos, e oferece conhecimento valioso para a fase de projeto.

Combinando o melhor do teste físico e do CFD

Nos testes físicos, é possível determinar xFz medindo os níveis de ruído. Um aumento repentino nos níveis de ruído pode indicar cavitação. Ainda que o ruído da cavitação seja complexo demais para que um modelo seja criado no CFD, é possível encontrar o volume de valor crítico que causa o aumento no nível de ruído e cavitação comparando os resultados do CFD com os resultados do teste real.

Usando essa correlação semiempírica, você pode avaliar xFz com CFD incluindo o fenômeno de cavitação real no modelo. Também é possível usar o CFD para determinar o coeficiente FL da mesma forma que em testes de laboratório, analisando as condições de vazão estrangulada da válvula que incluem transformações de fase entre a água líquida e o vapor.

No entanto, a comprovação da análise CFD usando testes físicos reais é necessária mesmo utilizando ferramentas de última geração tão sofisticadas da forma mais eficiente e confiável. Além disso, comparar os resultados do laboratório com aqueles oferecidos pelo CFD oferece conhecimentos ainda mais essenciais. 

Combining physical and CFD

Minimizando o risco de danos

Ao se beneficiar da criação do modelo CFD, é possível até mesmo avaliar áreas na válvula de controle com potencial para a ocorrência de danos causados pela cavitação. Essas análises têm como base as interfaces de transformação das fases vapor-líquido, onde as bolhas de vapor entram em colapso e causam danos nas superfícies internas devido à cavitação.

Graças ao CFD, você pode otimizar o design da válvula de controle para minimizar o risco de danos por cavitação controlando a vazão para que a transformação de vapor em líquido ocorra em locais que não sejam críticos.

O CFD veio para ficar

Ainda que os testes de laboratório continuem sendo indispensáveis, o CFD oferece velocidade, eficiência e um conhecimento inigualável no controle da cavitação. É por isso que a análise por meio do CFD é uma ferramenta essencial para complementar o conhecimento existente e ajudar os engenheiros a desenvolver válvulas melhores.

Publicação relacionada (em inglês) no blog 'Metso on the road'  Metso expert on CFD in control valve cavitation modelling at Valve World Conference 2016

 

Já está recebendo as atualizações mais recentes das soluções em controle de fluxo Metso? Cadastre-se aqui para receber notícias em primeira-mão direto na sua caixa de entrada.

 


Blogger

Tommi Bergström

Senior Research Engineer, Valve Technologies

Seus comentários são bem-vindos

Metso no Facebook

Metso no Twitter