Escolhendo o Regulador de Pressão Certo para Seus Sistemas de Fluidos

Como Escolher um Regulador para Atender às Necessidades do Seu Sistema de Fluidos

Wouter Pronk, Engenheiro de Campo Sênior, Swagelok

Reguladores de pressão desempenham um papel crucial em muitos sistemas industriais de fluidos e instrumentação, ajudando a manter ou controlar pressão e fluxo desejados em resposta a mudanças no sistema. É importante selecionar o regulador certo para manter o sistema operando de forma segura e como pretendido — a escolha errada pode levar a ineficiência, desempenho ruim, solução de problemas frequente e potenciais riscos de segurança.

Saber como escolher o regulador certo requer um entendimento dos diferentes tipos de reguladores, como eles funcionam e como podem ser aplicados para atender às necessidades do seu sistema. Continue lendo para saber mais sobre reguladores de pressão, sua funcionalidade e como determinar a melhor opção para as necessidades do seu sistema.

O Que é um Regulador de Pressão?

Em sua forma mais básica, um regulador de pressão é um dispositivo mecânico projetado para controlar a pressão upstream ou downstream em resposta a mudanças no sistema. Estas mudanças podem incluir flutuações em fluxo, pressão, temperatura ou outros fatores que podem ocorrer durante a operação regular do sistema. O trabalho do regulador é manter a pressão do sistema desejada. Importante, reguladores são diferentes de válvulas, que controlam taxas de fluxo do sistema e não se autoajustam. Reguladores controlam pressão, não fluxo, e são autoajustáveis.

Tipos de Reguladores

Existem dois tipos primários de reguladores: reguladores de redução de pressão e reguladores de contrapressão.

• Reguladores de redução de pressão controlam a pressão para o processo sensando a pressão de saída e controlando sua própria pressão downstream
• Reguladores de contrapressão controlam a pressão do processo sensando a pressão de entrada e controlando a pressão do upstream

Sua escolha ideal de regulador depende dos requisitos do seu processo. Por exemplo, se você precisa reduzir pressão de uma fonte de alta pressão antes que a mídia do sistema alcance o processo principal, um regulador de redução de pressão fará o trabalho. Reguladores de contrapressão, por contraste, podem ajudar a controlar e manter pressão upstream liberando pressão excessiva se condições do sistema causarem níveis a se tornarem mais altos que o desejado. Usados no contexto certo, cada tipo pode ajudar você a manter as pressões desejadas através do seu sistema.

 

 

Como um Regulador Funciona

Reguladores de pressão contêm três componentes importantes que ajudam eles a regular pressão:

• Um elemento de controle, incluindo um assento e poppet. O assento ajuda a conter pressão e previne fluido de vazar para o lado oposto do regulador quando o fluxo está fechado. Juntamente com o assento, o poppet completa o processo de vedação enquanto um sistema está fluindo.
• Um elemento sensor, tipicamente um diafragma ou pistão. O elemento sensor permite o poppet subir e descer no assento, controlando pressão de entrada ou saída.
• Um elemento de carga. Reguladores podem ser carregados por mola ou por cúpula, dependendo da aplicação. O elemento de carga aplica uma força de equilíbrio para baixo no topo do diafragma.

Estes elementos trabalham juntos para criar o controle de pressão desejado. O pistão ou diafragma sensa pressão upstream (entrada) e downstream (saída). O elemento sensor então tenta encontrar um equilíbrio com a força definida do elemento de carga, que é ajustada pelo usuário via alavanca ou outro mecanismo de giro. O elemento sensor permitirá o poppet abrir ou fechar do assento. Estes elementos trabalham juntos para permanecer em equilíbrio e alcançar pressão definida. Se um muda, alguma outra força deve também mudar para restaurar equilíbrio.

Em reguladores de redução de pressão, quatro forças diferentes devem ser equilibradas, como mostrado na Figura 1. Estas incluem força de carga (F1), força da mola de entrada (F2), força de pressão de saída (F3) e força de pressão de entrada (F4). A força de carga total deve ser igual à combinação de força da mola de entrada, força de pressão de saída e força de pressão de entrada.

Reguladores de contrapressão funcionam similarmente. Eles devem equilibrar força da mola (F1), força de pressão de entrada (F2) e força de pressão de saída (F3), como mostrado na Figura 2. Aqui, a força da mola deve igualar a força combinada da força de pressão de entrada e a força de pressão de saída.

Fazendo a Seleção Certa do Regulador

Com um entendimento de como reguladores funcionam, você pode melhor avaliar como combinar diferentes características de reguladores às necessidades do seu sistema. Algumas das características mais importantes a considerar incluem o seguinte:

Fluxo do Sistema

Instalar um regulador devidamente dimensionado é chave para manter a pressão desejada. O tamanho correto é geralmente determinado pela taxa de fluxo no seu sistema — reguladores maiores podem lidar com fluxos mais altos enquanto controlam pressão efetivamente, enquanto reguladores menores são efetivos para velocidades de fluxo mais baixas. Dimensionamento de componentes do regulador é importante também. Por exemplo, é mais efetivo controlar aplicações de pressão mais baixa com um diafragma ou pistão maior. Todos os componentes devem ser dimensionados apropriadamente baseados nos requisitos do seu sistema.

Pressão do Sistema

Já que a função primária do seu regulador é gerenciar pressões do sistema, é crítico garantir que sua seleção é apropriadamente classificada para pressões máximas, mínimas e operacionais do sistema. Faixas de controle de pressão são tipicamente apresentadas de forma proeminente em especificações de produto do regulador dada sua importância para seleção adequada do regulador.

Temperatura do Sistema

Processos industriais podem variar em temperatura, e você deve estar confiante de que sua escolha de regulador pode aguentar as condições operacionais típicas esperadas. Fatores ambientais são uma consideração, assim como temperaturas de fluido e fatores como o efeito Joule-Thomson, que causa resfriamento rápido devido a quedas de pressão.

Sensibilidade do Processo

A sensibilidade do seu processo desempenha um papel na determinação do melhor modo de controle para escolher em seus reguladores. Como observado, a maioria dos reguladores são ou carregados por mola ou por cúpula. Reguladores carregados por mola são controlados por um operador girando um botão externo, que controla a força da mola no elemento sensor. Reguladores carregados por cúpula, por contraste, usam pressão de fluido de dentro do sistema para fornecer a pressão definida no elemento sensor. Enquanto reguladores carregados por mola são mais comuns e tendem a ser mais familiares para operadores, reguladores carregados por cúpula podem ajudar a melhorar precisão em aplicações que requerem e podem beneficiar aplicações automatizadas.

Mídia do Sistema

Compatibilidade de material entre todos os elementos do seu regulador e sua mídia do sistema é importante para longevidade do componente e evitar tempo de inatividade. Enquanto alguma deterioração natural de componentes de borracha e elastômero é esperada, certas mídias do sistema podem contribuir para deterioração acelerada e falha prematura do regulador. Você pode aprender mais sobre compatibilidade química de vedantes elastômeros e outros componentes de reguladores em nossos cursos de treinamento em ciência dos materiais.

Assista ao vídeo abaixo para saber mais sobre seleção de um regulador.

Com um conhecimento de trabalho mais profundo dos tipos de reguladores de pressão disponíveis e como eles funcionam, você estará melhor equipado para fazer a seleção certa. Seu fornecedor de reguladores deve ser capaz de fornecer informações de dimensionamento, requisitos de pressão e fluxo, faixas de temperatura e o modo de controle correto para as necessidades do seu sistema. Você pode iniciar o processo de seleção comparando diferentes reguladores em diferentes aplicações com nosso Gerador de Curvas de Fluxo de Regulador, então acompanhando com um especialista local em controle de pressão para mais informações.

No entanto, as necessidades específicas do seu sistema vão bem além do conteúdo deste blog. Oportunidades de treinamento disponíveis podem ajudar profissionais de sistemas de fluidos a ganhar um entendimento mais completo de como o regulador certo pode ajudar a aumentar segurança enquanto melhora eficiência.

Adicionalmente, seu fornecedor de reguladores deve ser capaz de ajudar a guiá-lo para a escolha correta trabalhando para entender seus requisitos de sistema. Nossos especialistas experientes podem fornecer essa orientação, baseando-se em conhecimento de aplicação bem-arredondado e suporte de engenharia para chegar à escolha apropriada para seu sistema. Se você está interessado em otimizar desempenho do regulador, entre em contato com nossa equipe de especialistas em controle de pressão para iniciar uma conversa.