O orifício de restrição (RO) é usado principalmente para obter um fluxo controlado ou restrito do meio do processo.
O orifício oferece uma restrição ao fluxo do processo e reduzindo a pressão montante (entrada) para Jusante (saída).
O dispositivo instalado na linha causa uma redução permanente que é definida resumidamente pelo diâmetro do orifício que é resultado conforme valor pretendido para a qual é dimensionada.
A área do orifício determina a taxa de fluxo na saída de um determinado fluido de processo para a pressão e temperatura especificadas.
A responsabilidade do dimensionamento, seleção e fornecimento do orifício de restrição final cabe ao fornecedor.
O designer e o dimensionamento do orifício de restrição podem exigir a revisão de um especialista para avaliação relacionada ao estresse e ao ruído.
Tipos de placas de orifício de restrição
Embora exista pouca documentação normativa a respeito desse desse dispositivo, Apresentamos alguns tipos comuns de dispositivos de orifícios de restrição usados em aplicações de petróleo e Gás (hidrocarboneto).
Orifício de restrição de estágio único
Um orifício de restrição de estágio único é geralmente uma placa ou um bloco com um furo (orifício) dimensionado para a perda permanente de pressão pretendida. É instalado entre as flanges do tubo. Geralmente não é uma placa fina é uma placa normalmente mais grossa a sua espessura é relação do diâmetro de orifício.
Cálculo :
Onde
tmin = Espessura minima da placa [mm] BETA = relação entre o diâmetro do orifício e o diâmetro interno do tubo deltaP = Diferença de pressão montande em relação a jusante [MPa] Y = ponto de estresse do material da placa (yield stress) [MPa] = Resistência ao escoamento do aço à temperatura ambiente Pipe ID = Diamentro interno da tubulação [mm]
Orifício de restrição de múltiplos orifícios de estágio único
Um orifício de restrição de múltiplos orifícios e estágio único, é usada para diminuir o ruído gerado pelo dispositivo devido à alta velocidade através do furo que oferece restrição ao fluido que entra.
Neste caso fluxo na entrada é canalizado para vários fluxos através dos múltiplos orifícios , o que reduz o ruído , caso contrário, estaria acima do limite aceitável se um único dispositivo de orifício for usado.
Conjunto de placa de orifício de restrição de vários estágios
Esses dispositivos são usados onde a taxa de redução de pressão é muito alta (delta P maior do que 50% da pressão de entrada) e não pode ser alcançada por uma placa de orifício de estágio único. Assim, um dispositivo de vários estágios consiste essencialmente em um número de dispositivo de estágio único construído em um único carretel. Como um dispositivo de estágio único, ele pode ser do tipo multi-estágio de furo único ou múltiplos estágios de múltiplos orifícios ou combinação de ambos.
Placa de orifício de restrição em forma cônica
Resolver problemas associados à cavitação do orifício (erosão, vibração, ruído)
Aplicação de placas de orifício de restrição
A seguir, são apresentados alguns exemplos de aplicações comuns em que esses dispositivos de orifício de restrição são usados para obter um fluxo controlado do montante para o jusante.
Os orifícios de restrição geralmente são expostos a condições severas de fluxo associadas a grandes reduções de pressão e às condições de fluido relacionadas causadas por líquidos que piscam para um gás, cavitação e fluxo sônico ( por estrangulamento). Portanto, essas condições também são levadas em consideração.
Orifício de restrição (RO) no jusante das válvulas de purga (BDV=Blowdown)
Eles são usados para garantir vazão controlada ou pressão em uma tubulação de purga. Quando a válvula de purga (que geralmente é uma válvula de esfera FB ou RB) se abre para liberar a alta pressão em seu fluxo a montante, a placa do orifício de restrição em seu jusante garante que o fluxo não seja excessivo para sobrecarregar a tubulação.
Normalmente, a queda de pressão no circuito de purga através do orifício de restrição pode atingi tipicamente 80-100 bar, em casos especiais valores em lingas de purga de gás podendo chegar a 250 bar. Se uma queda de pressão alta for alcançada através de um dispositivo de estágio único , haverá queda de temperatura durante o evento de purga devido ao efeito Joule Thompson. Assim, o design do RO precisa cuidar da baixa temperatura.
Orifício de restrição (RO) na linha de recirculação da bomba
Os ROs também são usados na linha de recirculação da bomba centrífuga, onde é necessário um fluxo constante de recirculação e o controle da recirculação e da taxa de fluxo direto não é importante. A recirculação garante que não ocorram cavitações / flash na bomba.
Orifício de restrição (RO) para restringir a passagem de gás
Um caso típico é o fluxo de condensado de hidrocarboneto do separador de alta pressão para o separador de baixa pressão. Normalmente, uma válvula de controle de nível (LCV) controla o nível do separador de alta pressão. Em caso de falha da válvula, a válvula precisa abrir totalmente para impedir o transbordamento do separador.
A abertura total do LCV é acompanhada por uma alta taxa de fluxo de condensado seguida pelo fluxo de gás. Para impedir que o sistema de alívio a jusante sobrecarregue o fluxo de gás é controlado por um orifício de restrição na jusante do LCV.
Orifício de restrição (RO) para verificar o excesso de fluxo
As ROs são usadas para restringir o fluxo excessivo em caso de ruptura. Assim, em aplicações de cabeçote de poço, se as válvulas de fundo de poço forem fechadas devido a incêndio, o óleo hidráulico no atuador da válvula é despressurizado pelo uso de um bujão fusível que funde e permite que o óleo hidráulico vaze através de um RO a uma taxa de fluxo restrita .
Orifício de restrição (RO) para pressurização controlada
Durante a partida de uma planta de processo, muitas seções da planta precisam ser pressurizadas com o fluido do processo de entrada de maneira controlada.
Isso ocorre porque a seção a montante estará normalmente em uma pressão muito maior do que a jusante. Portanto, se não houver restrição na pressão, a pressão muito alta e danificar a tubulação e o equipamento. Os ROs são usados para pressurização gradual. Para restringir o fluxo, a condição ideal é projetar o fluxo bloqueado de gás. Como durante o fluxo bloqueado, a taxa de fluxo será menor, pois será proporcional à raiz quadrada da pressão de entrada e não à pressão diferencial.
Códigos e padrões
Embora não existam códigos e padrões de renome internacional, que tratam diretamente um orifício de restrição, mas há referências associadas e alguns estão listados abaixo:
(i) ISO 5167 Parte 1: Medição do fluxo de fluidos por meio de dispositivos diferenciais de pressão inseridos em condutas de seção circular circulares cheias - Parte 1: Princípios e requisitos gerais.
(ii) ISO 5167 Parte 2: Medição do fluxo de fluido por meio de dispositivos diferenciais de pressão inseridos em eletrodutos de seção circular que estão cheios - Parte 2: Placas de orifício.
(iii) IEC 60534-8-3: Válvulas de controle de processos industriais - Parte 8-3: Considerações sobre ruído - Método de previsão de ruído aerodinâmico da válvula de controle.
Referencias :
ISO 5167 Parte 1 e 2
IEC 60534-8-3
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