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Válvula de segurança e linha de descarga

Dimensione a válvula de segurança e as suas linhas de entrada e descarga segundo a EN 13136 para CO2 e outros refrigerantes: capacidade necessária, secção da válvula, contrapressão, perda de carga na entrada, risco de gelo seco e ruído à saída.
R744 · 60,0 bar · DN15

Refrigerante e instalação

Todas em simultâneo: caso de dimensionamento em incêndio, quando todas as válvulas podem descarregar. Uma de cada vez: quando as válvulas protegem partes que não podem descarregar juntas. A contrapressão de cada válvula é verificada face ao seu próprio limite.
O cobre frigorífico (EN 12735-1) e o aço são os mais comuns em linhas de descarga. O cobre sanitário e os sistemas de cravar servem se o tubo e os acessórios suportarem a contrapressão e forem aprovados para o refrigerante – os acessórios de cravar para água têm muitas vezes vedantes EPDM que não resistem a refrigerantes e óleo. O cobre não deve ser usado com amoníaco.

Válvulas de segurança

Colar a folha de dados da válvula
Uma linha por posição, como na folha de válvulas. As linhas são dimensionadas para a capacidade Qm × quantidade (lado seguro); Qmd é verificada face a ela. Para calcular como o fabricante, introduza a capacidade ajustada Qmd' em vez de Qm. A temperatura do gás só é necessária quando a pressão está acima da crítica (CO2: 73,8 bar), p. ex. no lado de alta pressão. Temperatura desconhecida? Use a do gás quente – mais temperatura dá uma linha maior (lado seguro).

Coletor de descarga comum: último T → saída

0 para saída para a atmosfera; indique a pressão se a linha descarregar num sistema sob pressão. Diâmetro Auto = o menor que respeita a contrapressão de todas as válvulas (e o requisito de ruído). Nenhuma linha pode ser menor que a saída da válvula.

Ruído na saída

Estimativa segundo API 521 / ISO 23251 do jato na saída. Com um requisito de ruído é escolhido o menor diâmetro que cumpre tanto a contrapressão como o requisito de ruído. Edifícios, reflexões e silenciadores alteram o nível real.

Projeto

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Ficheiro
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Unidades

Esquema de fluxo

O esquema é desenhado a partir dos dados à esquerda. Clique numa válvula para a editar, ou num tubo para mudar o diâmetro e o comprimento; linha vermelha = limite excedido.
V1DN1060,0 bar500 kg/hDN10 · 0,3 m9,6 %saída91 dB(A) @ 10 mDN15 · 10,0 m · 4 curvas500 kg/h · 5,50 bar

Válvulas – contrapressão

VálvulaPressão de abertura (bar)Caudal (kg/h) LigaçãoPressão no T (bar)Contrapressão (bar)% da abertura Troço após o TKbEntradaEstado
V160,00 500,0DN10 5,505,76 9,6 %DN151,000 0,02 %OK

Coletor de descarga comum – todos os diâmetros

O último troço (último T → saída) em cada diâmetro; os troços anteriores são escolhidos automaticamente em cada linha. Pressão no T = pressão no último T; pior % = a maior contrapressão em percentagem da pressão de abertura entre as válvulas. * = escoamento crítico na saída.

Base de cálculo

Mostrar cálculo

Por tubo

TuboCaudal mássico [kg/s]Massa volúmica [kg/m³]Ø interior [mm]Velocidade [m/s]RefComprimento (+ equivalente) [m]Δp [bar]Δp/m [Pa/m]Nota
Entrada V10,1389269,313,63,55623.0000,02710,1 (+0,251)0,011911.9000,02 % / 3,0 %
Ligação V10,138911,4913,683,2623.0000,02710,30,26488.1009,6 % / 10 %
Coletor V1 → saída0,13892,48217,3238490.0000,025510 (+1,8)5,555.000crítico · 5,50 bar

Base de cálculo

Método
EN 13136 (conforme referenciado pela EN 378-2): capacidade necessária e capacidade da válvula à pressão de abertura acrescida da sobrepressão; linhas de descarga calculadas como escoamento compressível isotérmico com estrangulamento, resolvido desde a saída para montante de cada válvula à temperatura do gás na condição de descarga; linha de entrada calculada como escoamento incompressível à massa volúmica de descarga.
Equações
  • Qm = 0.2883 · C · Kb · A · Kdr · √(p0/v0)
  • C = 3.948 · √(κ · (2/(κ+1))^((κ+1)/(κ−1)))
  • p1² − p2² = G² · R·T · (f·L/D + ΣK + 2·ln(p1/p2))
  • p* = G · √(R·T) (choked end)
  • Δp_inlet = (f·L/D + ΣK) · ρ·v²/2
  • K_bend = 21.3 · fT (Crane TP-410)
  • L_eq = ΣK · D / f
Fricção
Darcy–Weisbach · Colebrook–White (64/Re < 2300)
Dados do fluido
CoolProp 8.0.0
Normas
EN 13136:2013+A1:2018 · EN 378-2 · EN ISO 4126-1 · API 521 / ISO 23251 · Crane TP-410
Notas
  • Linhas de gás: massa volúmica e velocidade na extremidade a jusante do tubo; o Δp inclui a queda numa extremidade estrangulada. A nota indica a queda na entrada e a contrapressão em % da pressão de abertura face ao limite. A secção de saída indica a pressão no seu início (acima da atmosférica).

Perguntas frequentes sobre válvulas de segurança e linhas de descarga

Como se dimensiona uma válvula de segurança segundo a EN 13136?

Primeiro a capacidade de descarga necessária: em incêndio 10 kW/m² vezes a superfície exterior do reservatório a dividir pelo calor latente; caso contrário, o caudal do compressor ou a potência da fonte de calor. Depois a EN 13136 dá a área da válvula com Qm = 0,2883·C·Kb·A·Kdr·√(p0/v0) à pressão de abertura mais 10 %.

Calcule na ferramenta acima

Que contrapressão pode ter uma válvula de segurança?

As válvulas convencionais admitem em geral no máximo 10 % da pressão de abertura; as equilibradas mais, segundo o fabricante. A perda de carga na entrada deve ser no máximo 3 %. A calculadora obtém a contrapressão da linha de descarga com escoamento compressível e crítico.

Calcule na ferramenta acima

Como se dimensiona um coletor de descarga comum para várias válvulas de segurança?

A contrapressão de cada válvula é verificada com todas a descarregar em simultâneo (incêndio) ou uma de cada vez. Os troços entre os T transportam o caudal das válvulas a montante e podem ter diâmetros diferentes; como regra prática, a secção do coletor deve ser pelo menos a soma das ligações.

Calcule na ferramenta acima

O que têm de especial as válvulas de segurança para CO2 (R744)?

As pressões são altas e no lado de alta o CO2 é muitas vezes supercrítico, por isso a válvula é dimensionada para gás a uma temperatura. Abaixo de 5,2 bar o CO2 forma gelo seco; a linha de descarga deve ser curta e autodrenante, sem pontos baixos.

Calcule na ferramenta acima

Pode usar-se tubo de cobre na linha de descarga?

Sim com HFC/HFO e CO2 se o tubo suportar a contrapressão: cobre frigorífico EN 12735-1, ou cobre sanitário EN 1057 e sistemas de cravar com acessórios aprovados para o refrigerante. Com amoníaco o cobre é proibido; use aço ou inox.

Calcule na ferramenta acima

Quanto ruído faz uma válvula de segurança a descarregar?

Muitas vezes mais de 100 dB(A) perto da saída. A calculadora estima o ruído segundo a API 521 e escolhe uma linha maior quando há um requisito de ruído; se não chegar, mude a saída ou instale um silenciador.

Calcule na ferramenta acima

Pressupostos: Capacidade de descarga e caudal da válvula segundo a norma EN 13136:2013+A1, conforme referenciado pela EN 378-2 (EN ISO 24664:2024 ainda não verificada) (Qm = 0,2883·C·Kb·A·Kdr·√(p0/v0)); linha de descarga com escoamento compressível isotérmico e estrangulamento, temperatura do gás = temperatura de descarga (lado conservador); linha de entrada como escoamento incompressível. Dados de refrigerantes das equações de referência do CoolProp. Ruído estimado segundo a API 521 / ISO 23251.

Aviso legal: Esta ferramenta não garante resultados corretos. Os dispositivos de segurança devem ser escolhidos e aprovados por uma pessoa competente; verifique sempre segundo a EN 378, a EN 13136, os dados do fabricante e a regulamentação local.

Ajuda – válvula de segurança e linha de descarga

A calculadora segue a EN 13136: primeiro a capacidade de descarga necessária, depois a secção ou capacidade da válvula, a seguir a perda de carga da linha de entrada e a contrapressão da linha de descarga.

1. Refrigerante e pressão

  • Escolha o refrigerante e a pressão de abertura (relativa). A válvula descarrega à pressão de abertura mais a sobrepressão (normalmente 10 %).
  • Na maioria dos casos descarrega-se vapor saturado. Acima da pressão crítica (p. ex. CO2 no lado de alta, acima de 73,8 bar) ou para gás sobreaquecido, p. ex. na linha de gás quente, escolha gás a uma temperatura. Funciona para todos os refrigerantes da lista.
  • Os refrigerantes fora da lista calculam-se com «Outro refrigerante» e os dados do fabricante.

2. Capacidade necessária

  • Incêndio: a EN 13136 considera um fluxo de calor de 10 kW/m² na superfície exterior do recipiente; a capacidade é esse calor dividido pelo calor latente.
  • Compressor: volume varrido × massa volúmica na aspiração × rendimento volumétrico. Fonte de calor: potência térmica dividida pelo calor latente.

3. Válvula

  • Com o Kdr e a secção da ficha técnica, a capacidade da válvula é comparada com a necessária. Com secção 0 é mostrada a secção necessária.
  • A linha de descarga é dimensionada para o que a válvula consegue descarregar, não só para o necessário.
  • Escolha como são dados os dados da válvula: área e Kdr, orifício API 526, capacidade nas suas condições ou capacidade nas condições da ficha (convertida). Só uma forma é usada de cada vez; os outros campos ficam ocultos. A capacidade pode ser dada em kg/h, kg/s, lb/h ou Nm³/h.

4. Linhas

  • A linha de entrada pode perder no máximo 3 % da pressão de abertura. A linha de descarga é verificada para cada diâmetro; escolhe-se o menor que mantém a contrapressão dentro do limite.
  • Com amoníaco não é permitido cobre. Com CO2, atenção ao aviso de gelo seco.
  • Várias válvulas: adicione válvulas no painel Válvulas. Cada válvula tem a sua capacidade, linha de entrada e linha de ligação ao coletor comum. O esquema mostra toda a instalação; clique numa válvula para a editar.
  • O coletor é dividido em cada T: cada troço transporta o caudal das válvulas a montante e tem o seu próprio diâmetro. Os diâmetros mantêm a contrapressão de cada válvula dentro do seu limite, com todas em simultâneo ou uma de cada vez, e também podem ser escolhidos à mão.

5. Ruído, guardar e imprimir

  • Introduza a distância ao recetor mais próximo e um requisito acústico para ser avisado quando a estimativa o ultrapassar.
  • Com um requisito de ruído é escolhido o menor diâmetro que cumpre a contrapressão e o ruído. Uma linha maior dá menor velocidade de saída e, portanto, menos ruído. Se nenhum diâmetro o cumprir, é mostrada a distância a que é cumprido.
  • O silenciador é opcional: escolha um tipo para valores típicos ou introduza a atenuação e o coeficiente de perda do fabricante. A perda de carga do silenciador está incluída na contrapressão.
  • «Guardar» descarrega o projeto como ficheiro, «Abrir» volta a abri-lo, «Imprimir» imprime os resultados.