Regulador de pressão

de Oxigênio e cilindros de gás MAPP com dois estágios de reguladores de pressão

diagrama Esquemático do redutor de pressão regulador de (A) e back-regulador de pressão (B). Os diagramas superiores mostram o estado normal das válvulas, que normalmente está aberto para redutores de pressão e normalmente fechado para válvulas de contrapressão.

• 1. Parafuso de ajuste de pressão
• 2. Primavera
• 3. Atuador
• 4. Porta de entrada(alta pressão)
• 5. Porta de saída(baixa pressão)
• 6. Corpo da válvula
• 7. Coroa e assento da válvula

Símbolos de diagrama para redução de pressão e reguladores de contrapressão. A diferença conceitual é principalmente de que lado o feedback é retirado.

um regulador de pressão é uma válvula que controla a pressão de um fluido ou gás para um valor desejado, usando feedback negativo da pressão controlada. Os reguladores são usados para gás e líquidos, e podem ser um dispositivo integral com um ajuste da pressão, um restritor e um sensor tudo no um corpo, ou consistem em um sensor separado da pressão, em um controlador e em uma válvula de fluxo.

são encontrados dois tipos: o regulador de redução de pressão e o regulador de contrapressão.

• um regulador redutor de pressão é uma válvula de controle que reduz a pressão de entrada de um fluido ou gás a um valor desejado em sua saída. É uma válvula normalmente aberta e é instalada a montante de equipamentos sensíveis à pressão.
• um regulador de contrapressão, válvula de contrapressão, válvula de sustentação de pressão ou regulador de sustentação de pressão é uma válvula de controle que mantém a pressão definida em seu lado de entrada abrindo para permitir o fluxo quando a pressão de entrada excede o valor definido. Difere de uma válvula de alívio de pressão excessiva, pois a válvula de pressão excessiva destina-se apenas a abrir quando a pressão contida é excessiva e não é necessário manter a pressão a montante constante. Eles diferem dos reguladores de redução de pressão, pois o regulador de redução de pressão controla a pressão a jusante e é insensível à pressão a montante. É uma válvula normalmente fechada que pode ser instalada em paralelo com equipamentos sensíveis ou após o equipamento sensível para fornecer uma obstrução ao fluxo e, assim, manter a pressão a montante.

Ambos os tipos de regulador de usar o feedback da pressão regulada como entrada para o mecanismo de controle, e são comumente acionada por uma mola de diafragma ou pistão, de reagir a mudanças no feedback de pressão para controlar a abertura da válvula, e, em ambos os casos, a válvula deve ser aberta apenas o suficiente para manter o conjunto pressão regulada. O mecanismo real pode ser muito semelhante em todos os aspectos, exceto a colocação da torneira de pressão de feedback. Como em outros mecanismos de controle de feedback, o nível de amortecimento é importante para alcançar um equilíbrio entre a resposta rápida a uma mudança na pressão medida e a estabilidade da saída. O amortecimento insuficiente pode levar à oscilação de caça da pressão controlada, enquanto o atrito excessivo de peças móveis pode causar histerese.

regulador de redução de pressão

operação

a função primária de um regulador de redução de pressão é combinar o fluxo de gás através do regulador com a demanda por gás colocado sobre ele, mantendo uma pressão de saída suficientemente constante. Se o fluxo de carga diminuir, o fluxo do regulador também deve diminuir. Se o fluxo de carga aumentar, o fluxo do regulador deve aumentar para evitar que a pressão controlada diminua devido à falta de gás no sistema de pressão. É desejável que a pressão controlada não varie muito do ponto de ajuste para uma ampla gama de vazões, mas também é desejável que o fluxo através do regulador seja estável e a pressão regulada não esteja sujeita a oscilação excessiva.

Um regulador de pressão inclui uma restrição de elemento, um carregamento de elemento, e um elemento de medição:

• A restrição elemento é uma válvula que pode fornecer uma variável de restrição ao fluxo, como uma válvula globo, válvula borboleta, válvula de assento, etc.
• o elemento de carregamento é uma parte que pode aplicar a força necessária ao elemento de restrição. Essa carga pode ser fornecida por um peso, uma mola, um atuador de pistão ou o atuador de diafragma em combinação com uma mola.
• o elemento de medição funciona para determinar quando o fluxo de entrada é igual ao fluxo de saída. O diafragma em si é frequentemente usado como um elemento de medição; pode servir como um elemento combinado.

no regulador de estágio único retratado, um equilíbrio de força é usado no diafragma para controlar uma válvula de poppet para regular a pressão. Sem pressão de entrada, a mola acima do diafragma a empurra para baixo na válvula poppet, mantendo-a aberta. Uma vez que a pressão de entrada é introduzida, o poppet aberto permite o fluxo ao diafragma e a pressão na câmara superior aumenta, até que o diafragma seja empurrado para cima contra a mola, fazendo com que o poppet reduza o fluxo, finalmente parando um aumento adicional da pressão. Ao ajustar o parafuso superior, a pressão descendente no diafragma pode ser aumentada, exigindo mais pressão na câmara superior para manter o equilíbrio. Desta forma, a pressão de saída do regulador é controlada.

F = ( P i − P o ) s + P o S + f {\displaystyle F=(P_{i}-P_{s})s+P_{o}S+f}

F : mola de diafragma força {\displaystyle F:{\text{ mola de diafragma vigor}}}

f : a força da mola do poppet {\displaystyle f:{\text{ poppet mola}}}
P : pressão de entrada {\displaystyle P_{i}:{\text{ a pressão de entrada}}}
P o : pressão de saída {\displaystyle P_{s}:{\text{ pressão de saída}}}
s : área de assento {\displaystyle s:{\text{ assento área}}}

S : membrana de área {\displaystyle S:{\text{ diafragma de área}}}

Único estágio do regulador

estágio Único regulador de pressão

de gás de Alta pressão de alimentação entra no regulador através da porta de entrada. O manômetro de entrada indicará essa pressão. O gás então passa pelo orifício da válvula de controle de pressão normalmente aberto e a pressão a jusante aumenta até que o diafragma de acionamento da válvula seja desviado o suficiente para fechar a válvula, evitando que mais gás entre no lado de baixa pressão até que a pressão caia novamente. O manômetro de saída indicará essa pressão.

a pressão de saída no diafragma e a pressão de entrada e a força da mola de poppet na parte a montante da válvula mantêm o conjunto do diafragma/poppet na posição fechada contra a força da mola de carga do diafragma. Se a pressão de alimentação cair, a força de fechamento devido à pressão de alimentação é reduzida e a pressão a jusante aumentará ligeiramente para compensar. Assim, se a pressão de alimentação cair, a pressão de saída aumentará, desde que a pressão de saída permaneça abaixo da pressão de alimentação em queda. Esta é a causa do despejo de fim de tanque, onde o suprimento é fornecido por um tanque de gás pressurizado. O operador pode compensar esse efeito ajustando a carga da mola girando o botão para restaurar a pressão de saída para o nível desejado. Com um regulador de estágio único, quando a pressão de alimentação fica baixa, a pressão de entrada mais baixa faz com que a pressão de saída suba. Se a compressão da mola de carga do diafragma não for ajustada para compensar, o poppet pode permanecer aberto e permitir que o tanque despeje rapidamente seu conteúdo restante.

Duplo estágio do regulador

Duas fases do regulador de pressão

Dois estágios de reguladores são dois reguladores em série, no mesmo corpo, que operam para reduzir a pressão progressivamente em duas etapas, em vez de um. O primeiro estágio, que é predefinido, reduz a pressão do gás de suprimento para um estágio intermediário; o gás nessa pressão passa para o segundo estágio. O gás emerge do segundo estágio em uma pressão (pressão de trabalho) definida pelo Usuário ajustando o botão de controle de pressão na mola de carga do diafragma. Dois reguladores de estágio podem ter duas válvulas de segurança, de modo que, se houver algum excesso de pressão entre os estágios devido a um vazamento na sede da válvula do primeiro estágio, a pressão crescente não sobrecarregará a estrutura e causará uma explosão.

um regulador de estágio único desequilibrado pode precisar de ajuste frequente. À medida que a pressão de alimentação cai, a pressão de saída pode mudar, necessitando de ajuste. No regulador de dois estágios, há uma compensação melhorada para qualquer queda na pressão de alimentação.

Aplicações

redutoras de Pressão reguladores

compressores de Ar

compressores de Ar são utilizados em instalações industriais, comerciais e de oficina em casa ambientes para executar uma variedade de tarefas, incluindo soprando as coisas limpas; execução de ar alimentado ferramentas; e a exagerar as coisas, como pneus, bolas, etc. Os reguladores são frequentemente usados para ajustar a pressão que sai de um receptor de ar (tanque) para corresponder ao que é necessário para a tarefa. Muitas vezes, quando um grande compressor é usado para fornecer ar comprimido para usos múltiplos (muitas vezes referido como “shop air” se construído como uma instalação permanente de tubos em todo um edifício), reguladores adicionais serão usados para garantir que cada ferramenta ou função separada receba a pressão de que precisa. Isso é importante porque algumas ferramentas de ar, ou usos para ar comprimido, exigem pressões que podem causar danos a outras ferramentas ou materiais.

aeronaves

reguladores de pressão são encontrados em pressurização de cabine de aeronaves, controle de pressão de vedação de dossel, sistemas de água potável e pressurização de guia de ondas.

aeroespacial

os reguladores de pressão aeroespacial têm aplicações no controle de pressurização de propulsão para sistemas de controle de reação (RCS) e sistemas de controle de atitude (ACS), onde alta vibração, grandes temperaturas extremas e fluidos corrosivos estão presentes.

cozinhar

vasos pressurizados podem ser usados para cozinhar alimentos muito mais rapidamente do que na pressão atmosférica, pois a pressão mais alta aumenta o ponto de ebulição do conteúdo. Todos os fogões de pressão modernos terão uma válvula reguladora de pressão e uma válvula de alívio de pressão como mecanismo de segurança para evitar explosões no caso de a válvula reguladora de pressão não liberar adequadamente a pressão. Alguns modelos mais antigos não possuem uma válvula de liberação de segurança. A maioria dos modelos de culinária caseira é construída para manter uma configuração de baixa e alta pressão. Essas configurações são geralmente de 7 a 15 libras por polegada quadrada (0,48 a 1,03 bar). Quase todas as unidades de cozinha caseira empregarão um regulador de pressão de estágio único muito simples. Os modelos mais antigos simplesmente usarão um pequeno peso em cima de uma abertura que será levantada por pressão excessiva para permitir que o excesso de vapor escape. Os modelos mais novos geralmente incorporam uma válvula com mola que levanta e permite que a pressão escape à medida que a pressão no vaso aumenta. Alguns fogões de pressão terão uma configuração de liberação rápida na válvula reguladora de pressão que, essencialmente, diminuirá a tensão da mola para permitir que a pressão escape em uma taxa rápida, mas ainda segura. As cozinhas comerciais também usam Panelas de pressão, em alguns casos usando panelas de pressão à base de óleo para fritar rapidamente fast food. Vasos de pressão deste tipo também podem ser usados como autoclaves para esterilizar pequenos lotes de equipamentos e em operações de conservas domésticas.

redução da pressão da água

regulador de pressão para abastecimento de água doméstico. A pressão de saída é definida com o volante azul e mostrada na escala vertical.

Uma água válvula de regulação de pressão limites de entrada alterando dinamicamente a abertura da válvula de modo que, quando menos pressão no lado de fora, a válvula se abre totalmente, e muita pressão sobre o lado faz com que a válvula fechada. Em uma situação sem pressão, onde a água pode fluir para trás, ela não será impedida. Uma válvula reguladora da pressão da água não funciona como uma válvula de retenção.

eles são usados em aplicações onde a pressão da água é muito alta no final da linha para evitar danos a aparelhos ou tubos.

soldagem e corte

os processos de soldagem e corte de oxi-combustível requerem gases em pressões específicas, e os reguladores geralmente serão usados para reduzir as altas pressões dos cilindros de armazenamento para aqueles utilizáveis para corte e soldagem. Os reguladores de oxigênio e gás combustível geralmente têm dois estágios: O primeiro estágio do regulador libera o gás a uma pressão constante do cilindro, apesar da pressão no cilindro diminuir à medida que o gás é liberado. O segundo estágio do regulador controla a redução da pressão da pressão intermediária para a baixa pressão. O caudal final pode ser ajustado na tocha. O conjunto do regulador geralmente tem dois medidores de pressão, um indicando a pressão do cilindro, o outro indicando a pressão de entrega. A soldadura de arco protegida gás inerte igualmente usa o gás armazenado na alta pressão fornecida através de um regulador. Pode haver um medidor de fluxo calibrado para o gás específico.

Gás Propano/LP

todas as aplicações de gás propano e LP requerem o uso de um regulador. Como as pressões em tanques de propano podem flutuar significativamente com a temperatura, os reguladores devem estar presentes para fornecer uma pressão constante aos aparelhos a jusante. Esses reguladores normalmente compensam as pressões do tanque entre 30-200 libras por polegada quadrada (2,1–13,8 bar) e geralmente fornecem 11 polegadas coluna de água 0,4 libras por polegada quadrada (28 mbar) para aplicações residenciais e 35 polegadas de coluna de água 1.3 libras por polegada quadrada (90 mbar) para aplicações industriais. Os reguladores do propano diferem no tamanho e na forma, na pressão da entrega e no adjustability, mas são uniformes em sua finalidade entregar uma pressão constante da tomada para exigências a jusante. As configurações internacionais comuns para reguladores domésticos de gás LP são 28 mbar para butano e 37 mbar para propano.

Gás de veículos movidos a

Todos os veículos motores que são executados no gás comprimido como combustível (motor de combustão interna ou de células de combustível de trem de energia elétrica) necessitam de um regulador de pressão para reduzir armazenado gás (GNV ou Hidrogênio} pressão de 700, 500, 350 ou 200 bar (ou 70, 50, 35 e 20 MPa) para pressão de operação.)

veículos recreativos

para veículos recreativos com encanamento, é necessário um regulador de pressão para reduzir a pressão de um suprimento externo de água conectado ao encanamento do veículo, pois o suprimento pode ser uma elevação muito maior do que o acampamento, e a pressão da água depende da altura da coluna de água. Sem um regulador de pressão, a pressão intensa encontrada em alguns acampamentos em áreas montanhosas pode ser suficiente para estourar os canos de água do campista ou derrubar as juntas do encanamento, causando inundações. Os reguladores de pressão para este fim são normalmente vendidos como pequenos acessórios aparafusados que se encaixam em linha com as mangueiras usadas para conectar um RV ao abastecimento de água, que quase sempre são compatíveis com rosca com a mangueira de jardim comum.

fornecimento de gás respiratório

reguladores de pressão são usados com cilindros de mergulho para mergulho. O tanque pode conter pressões superiores a 3.000 libras por polegada quadrada (210 bar), o que pode causar uma lesão fatal de barotrauma a uma pessoa que a respira diretamente. Um regulador controlado por demanda fornece um fluxo de gás respiratório na pressão ambiente (que varia de acordo com a profundidade da água). Os reguladores de redução de pressão também são usados para fornecer gás respiratório a mergulhadores fornecidos pela superfície e pessoas que usam aparelhos respiratórios autônomos para trabalhos de resgate e materiais perigosos em terra. Oxigênio suplementar para voo de alta altitude em aeronaves não pressurizadas e gases médicos também são dispensados por meio de Reguladores de redução de pressão do armazenamento de alta pressão.

indústria de mineração

à medida que a pressão aumenta rapidamente em relação à profundidade, as operações de mineração subterrânea exigem um sistema de água bastante complexo com válvulas redutoras de pressão. Esses dispositivos devem ser instalados em um determinado intervalo de distância, geralmente 600 pés (180 m). Sem essas válvulas, os tubos explodiriam facilmente e a pressão seria ótima demais para a operação do equipamento.

indústria de gás Natural

os reguladores de pressão são amplamente utilizados na indústria de gás natural. O gás Natural é comprimido a altas pressões para ser distribuído em todo o país por meio de grandes dutos de transmissão. A pressão de transmissão pode ser superior a 1.000 libras por polegada quadrada (69 bar) e deve ser reduzida através de vários estágios a uma pressão utilizável para aplicações industriais, comerciais e residenciais. Existem três locais principais de redução de pressão neste sistema de distribuição. A primeira redução está localizada no portão da cidade, enquanto a pressão de transmissão é reduzida para uma pressão de distribuição para se alimentar por toda a cidade. Este é também o local onde o gás natural inodoro é odorizado com mercaptan. A pressão de distribuição é ainda reduzida em uma estação reguladora distrital, localizada em vários pontos da cidade, para abaixo de 60 psig. O corte final ocorreria no local dos usuários finais. Geralmente, a redução do usuário final é levada a baixas pressões que variam de 0,25 psig a 5 psig. Algumas aplicações industriais podem exigir uma pressão mais alta.

reguladores de contrapressão

• mantenha o controle de pressão a montante em sistemas analíticos ou de processo
• Proteja o equipamento sensível de danos por sobrepressão
• reduza a diferença de pressão sobre um componente que não é tolerante a grandes diferenças de pressão.
• linhas de venda de gás
• navios de produção (P. ex. De água livre)
• linhas de ventilação ou flare

câmaras hiperbáricas

onde a queda de pressão em um sistema de exaustão de Sistema de respiração embutido é muito grande, normalmente em sistemas de saturação, um regulador de contrapressão pode ser usado para reduzir a queda de pressão de exaustão para uma pressão mais segura e gerenciável.

Recuperar capacetes de mergulho

A profundidade na qual a maior parte heliox respiração misturas são utilizadas na superfície fornecido mergulho é geralmente a menos de 5 bar acima da superfície de pressão atmosférica, e o gás de exaustão do mergulhador deve passar através de uma recuperar válvula, que é uma demanda controlada de volta-válvula de pressão ativada pelo aumento na pressão do mergulhador capacete causado por um mergulhador de exalação. A mangueira de gás reclaim que transporta o gás exalado de volta à superfície para reciclagem não deve ter uma diferença de pressão muito grande em relação à pressão ambiente no mergulhador. Um regulador adicional da contrapressão nesta linha permite o ajuste mais fino da válvula da recuperação para um mais baixo trabalho da respiração em profundidades variáveis.

Veja também:

• Built-in sistema respiratório – Sistema de abastecimento de gás de respiração sob demanda dentro de um espaço confinado
• válvula de Controle de Fluxo controle de dispositivo
• feedback Negativo – o sistema de Controle utilizado para reduzir excursões a partir do valor desejado

• Pressão de Animações

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