Válvula redutora de pressão: o que é, como funciona, aonde usar, como escolher, como dimensionar, exemplos e muito mais!

É cada vez mais frequente, em cidades de médio porte, encontrarmos edifícios de 20 a 30 pavimentos. Outras cidades, como Balneário Camboriú, Itapema, Recife e Goiânia, por exemplo, conhecidas por serem bastante verticalizadas, podemos encontrar edifícios com mais de 50 pavimentos.

Nestes edifícios mais altos a pressão d’água passa a ser um problema, pois excedem os 4 kgf/cm² (40 m.c.a.), que é a pressão máxima recomendada pela norma A NBR 5626 (ABNT, 1996).

Mas qual o problema de possuir pressões maiores que 40 mca? Os fabricantes de chuveiros, torneiras, registros e outros equipamentos seguem a NBR 5626 (ABNT, 1996) e estabelecem a pressão de 40 mca como a pressão máxima de operação dos equipamentos hidráulicos. Logo, uma pressão maior aumentará o risco de falhas e ocasionará perda da garantia dos equipamentos.

Para resolver este tipo de problema podemos utilizar reservatórios intermediários, afim de evitar colunas d’água maiores de 40 metros (conforme imagem 1).

O problema desta solução que estes reservatórios intermediários ocupam uma área do edifício que normalmente é utilizada como apartamento. Isto diminui o Valor Geral de Vendas (VGV), aumenta o número de compartimentos e equipamentos técnicos e dificulta a manutenção.

Imagem 1: representação de edifício com reservatório intermediário.
Fonte: autoria própria.

A alternativa para evitar a utilização de reservatórios intermediários é o uso de válvulas de redução de pressão de água (VRP), que limitam as pressões nas tubulações para atender a pressão de 40mca estabelecida pela NBR 5626 (ABNT, 1996).

Neste artigo vamos contar tudo sobre estas válvulas: como funciona, qual espaço que ela ocupa e quanto custa.

Boa leitura!

Índice:

O que é VRP?
Porque é necessária?
Quais os tipos de válvulas de redução de pressão de água?
Válvula redutora de pressão de ação direta
     Funcionamento
     Como dimensionar a VRP de ação direta
     Como regular?
     Como instalar?
     Manutenção
Válvula redutora de pressão proporcional
     Funcionamento
     Como dimensionar a VRP proporcional
     Como regular?
     Como instalar?
     Manutenção
Válvula redutora de pressão pilotada
     Funcionamento
     Como dimensionar a VRP pilotada
     Como regular?
     Como instalar?
     Manutenção
Comparativos
Conclusão

O que é VRP?

As válvulas redutoras de pressão são dispositivos mecânicos que, com a passagem da água, reduzem a pressão através de uma perda de carga.

Quando não há consumo a válvula se fecha, fazendo com que a pressão excessiva não passe para a tubulação a jusante.

Porque é necessária?

Conforme indicado acima, a NBR 5626 (ABNT, 1996) estabelece a pressão de 40 mca como a pressão máxima de operação dos equipamentos hidráulicos. Portanto, em edifícios altos, precisamos utilizar dispositivos redutores de pressão para impedir que estas pressões excessivas cheguem aos equipamentos hidráulicos dos apartamentos.

Quais os tipos de válvulas de redução de pressão de água?

Comercialmente encontramos 3 tipos de válvulas:

1. ação direta;
2. válvula proporcional;
3. válvula pilotada.

Abaixo explicaremos sobre cada uma delas.

Válvula redutora de pressão de ação direta

Imagem 2: VRP de ação direta.
Fonte: Catálogo BERMAD – Válvula Redutora de Pressão Modelo 42 LP (p. 1)

As válvulas redutoras de pressão de ação direta reduzem a pressão da água antes de um determinado ponto do sistema (ponto de instalação) para um valor desejado após ele. Independentemente da vazão, portanto, a pressão após a válvula será constante conforme regulado.

Estas válvulas podem ser reguladas no valor desejado a qualquer momento, facilitando a manutenção no caso de alguma mudança das características de uso do edifício.

Funcionamento da VRP de ação direta

A válvula redutora de pressão de ação direta possui uma mola regulável (1), uma membrana (2) e um obturador (3) que abre e fecha (imagem 3).

Ela funciona com base no equilíbrio de duas forças que se opõem, fazendo com que a abertura para passagem da água aumente ou diminua.

1. A tensão da mola (1) força a abertura do obturador (3)
2. A pressão existente após a válvula é aplicada sob a membrana (2) e força o fechamento do obturador (3).

Quando a água passa pela válvula, a força exercida devido à pressão de água sob a membrana cai, então o obturador desloca-se para baixo e abre a passagem de água (imagem 4).

Quanto maior é a demanda de água, menor é a pressão por baixo da membrana.

A pressão de saída é dada pelo valor ajustado na mola, menos a perda de carga devido à vazão.

É como um registro de pressão para chuveiros que se auto regula devido à força na mola que ajustamos.

À medida que a demanda diminui, a pressão após da válvula aumenta, logo a força da água supera a força exercida pela mola e desloca a membrana para cima, fechando o obturador (imagem 5).

Imagem 3: componestes VRP de ação direta.
Fonte: Catálogo BERMAD – Válvula Redutora de Pressão Modelo 42 LP (p. 2)

Imagem 4: regulagem de pressão antes e depois da VRP.
Fonte: Catálogo BERMAD – Válvula Redutora de Pressão Modelo 42 LP Light (p. 2)

Imagem 5: diminuição da demanda e fechamento do obturador da VRP.
Fonte: Catálogo BERMAD – Válvula Redutora de Pressão Modelo 42 LP (p. 3)

Como dimensionar a VRP de ação direta?

Cada fabricante tem suas especificações e formas para se dimensionar e escolher a válvula mais adequada para o uso.

Porém a metodologia e parâmetros necessários são os mesmos. Para escolher uma válvula redutora de pressão, você deve levar em conta à vazão de projeto. É usual utilizar a vazão máxima provável, calculada pelo método dos pesos, disponível na NBR 5626 (ABNT, 1996).

Com esta informação, cada modelo de válvula tem a sua velocidade recomendável. Você deve escolher a que melhor satisfaz esta condição.

Vamos ver um exemplo?

Exemplo de dimensionamento:

Utilizando as especificações de válvulas modelo LP42 da BERMAD, temos que os tamanhos disponíveis variam de 1/2” a 2” (conforme tabela 1).

Tabela 1: vazões conforme tamanhos disponíveis.
Fonte: Catálogo BERMAD – Válvula Redutora de Pressão Modelo 42 LP (p. 5)

Para as válvulas da BERMAD, a faixa de velocidade de utilização recomendada deve ser entre 1,0 a 2,0 m/s, ou seja, a água deve passar na válvula no mínimo à 1,0 m/s ou no máximo à 2,0 m/s (conforme faixa em azul identificada no gráfico 1).

Gráfico 1: velocidade de circulação.
Fonte: Catálogo BERMAD – Válvula Redutora de Pressão Modelo 42 LP (p. 6)

Como a vazão de projeto é a mesma, controlamos a velocidade variando o diâmetro da válvula.

Vamos imaginar um sistema, onde a vazão de projeto no ponto de utilização da válvula é igual à 5,0 m³/h. A válvula recomendada para este caso é uma de 1 1/4” (conforme gráfico 1).

Caso nós optássemos pela válvula de 1” a velocidade ficará no limite de 2m/s, nas situações que a vazão superar a vazão de projeto ocorrerá uma perda de carga excessiva na válvula, diminuindo a pressão nos pontos de consumo.

Se nós optássemos pela segurança, utilizando uma válvula de 2”, a velocidade ficará baixa causando ruídos dentro da válvula.

Como regular?

A válvula redutora de pressão de ação direta geralmente pode ser ajustada através do parafuso localizado na parte superior da tampa de plástico.

Você pode girá-lo no sentido horário para aumentar a pressão e no sentido anti-horário para diminuir a pressão.  Este ajuste deve ser feito até que a pressão desejada apareça no manômetro.

Imagem 6: regulagem da VRP de ação direta.
Fonte: Catálogo BERMAD – Válvula Redutora de Pressão Modelo 42 LP Light (p. 6)

Para saber a pressão ideal do sistema, você deve atendar à pressão de projeto requerida no ponto de instalação e considerar a perda de pressão que a válvula dá ao sistema.

A BERMAD também nos dá essa informação da perda de carga característica, que varia de modelo para modelo.

Gráfico 2: perda de carga da VRP de ação direta.
Fonte: Catálogo BERMAD – Válvula Redutora de Pressão Modelo 42 LP (p. 6)

Como instalar?

A instalação deste tipo de válvula requer algumas especificidades. Uma delas é o espaço disponível, sendo usualmente escolhido o mesmo espaço utilizado pelos medidores de água.

Você deve observar os tamanhos requeridos pelo seu fornecedor. No caso da BERMAD, ela nos dá esses detalhes e recomenda que tenham espaço suficiente para manobra e manutenção.

Tabela 2: particularidades construtivas – dimensões da VRP de ação direta.
Fonte: Catálogo BERMAD – Válvula Redutora de Pressão Modelo 42 LP (p. 5)

Imagem 7: dimensões ocupadas pelo sistema.
Fonte: autoria própria.

As redutoras de pressão podem ser instaladas na posição vertical, horizontal ou inclinada lateralmente até 90°, mas nunca com o fluxo horizontal e o manípulo voltado para baixo (conforme imagem 8).

Imagem 8: instalação da VRP de ação direta.
Fonte: Catálogo BERMAD – Válvula Redutora de Pressão Modelo 42 LP (p. 7)

Também é recomendado que o sistema sempre funcione com uma válvula reserva, para o caso de falha (conforme imagem 9).

Imagem 9: sistema instalado com VRP reserva.
Fonte: autoria própria.

Manutenção

A válvula de ação direta é parecida com um registro de pressão para chuveiros, basta soltar o seu reparo para a troca em caso de desgaste ou eventual dano.

Em alguns modelos, são incorporados filtros. Eles devem ser limpos periodicamente, recomenda-se a troca a cada limpeza de reservatório.

Imagem 10: manutenção da VRP de ação direta.
Fonte: Catálogo BERMAD – Válvula Redutora de Pressão Modelo 42 LP Light (p. 4)

Válvula redutora de pressão proporcional

Esta válvula não apresenta os sistemas de molas ou parafusos de regulagem. Seu mecanismo é automático e funciona de acordo com o princípio de pascal.

Ela se mantém fechada quando não há consumo, permitindo que a pressão depois do ponto de instalação não fique maior que a permitida por norma.

Funcionamento da VRP proporcional

Um pistão flutuante se move conforme a variação do fluxo de água e se fecha quando não há mais fluxo.

Quando há consumo de água, e devido às câmaras separadas, o movimento dela, gera uma diferença de pressão, que puxa o embolo e obriga o pistão a se movimentar no sentido do fluxo.

Quanto maior a vazão maior é a abertura.

A perda de carga se dá pela passagem da água pelos furos, os furos são feitos na fábrica conforme a necessidade de projeto.

Como não há pontos de regulagem, essa válvula não nos dá precisão da pressão de saída, e a perda varia conforme o fluxo de água.

Quando o consumo de água acaba, o pistão volta à sua posição original devido à força de empuxo gerado no equilíbrio de pressão.

Como dimensionar a VRP proporcional?

As válvulas proporcionais são dimensionadas de acordo com a vazão e velocidade que passará por ela.

Os fabricantes fornecem tabelas para que esta escolha seja a melhor possível.

Sabendo a vazão de projeto que passará pela coluna, devemos utilizar a vazão máxima recomendada pelos fabricantes.

Tabela 3: vazões recomendadas da VRP modelo 720 PD-V.
Fonte: Válvula Redutora de Pressão Modelo 720 PD-V (p. 5)

A vazão de projeto utilizada sempre será a calculada como máxima provável pelo método dos pesos recomendado pela NBR 5626.

Como regular?

Podemos prever uma diminuição da pressão em proporção à pressão de entrada que será estimada em cálculo. O ponto fraco desta válvula é exatamente este. Não temos como garantir a pressão de saída pois a válvula irá reduzir proporcionalmente à pressão de entrada.

Os manuais dos fabricantes também nos dão este valor, que podemos utilizar como referência.

Exemplo: em uma edificação com vazão de projeto na coluna igual a 30 m³/h, podemos utilizar uma válvula de 2” da Bermad.

Sabendo disto, verificamos na tabela 4 a seguir que ela pode reduzir em até 4 vezes a pressão de entrada.

Tabela 4: proporções de redução de pressão da VRP.
Fonte: Válvula Redutora de Pressão Modelo 720 PD-V (p. 5)

Considerando uma pressão de 40 m.c.a na entrada podemos reduzir, dependendo do modelo escolhido, para pressões entre 14 m.c.a e 10 m.c.a na saída. Esta escolha vai variar conforme a necessidade do projeto.

Como instalar?

A Válvula Redutora de Pressão Proporcional pode ser instalada tanto na posição horizontal como na vertical ou com seu eixo longitudinal na horizontal e inclinada lateralmente até 90°, mas nunca com o atuador voltado para baixo.

Imagem 13: instalação da VRP proporcional.
Fonte: Válvula Redutora de Pressão Modelo 720 PD-V (p. 3)

Existem modelos de outras marcas que podem ser instaladas em qualquer posição.

Seu esquema de ligação deve conter registros, uniões e filtros. A instalação de uma válvula reserva também é recomendada conforme imagem 14 a seguir.

Imagem 14: esquema de instalação de VRP proporcional com válvula reserva.
Fonte: autoria própria

Manutenção

Basta soltar os parafusos de fixação do atuador e fazer a limpeza interna da válvula, sem utilizar abrasivos e/ou ferramentas que possam danificar o revestimento interno.

Esta limpeza deverá ser feita no mínimo a cada limpeza de reservatório, de 6 em 6 meses.

Caso a VRP seja danificada, deve-se levar o equipamento para a assistência técnica para o reparo ou troca.

Válvula redutora de pressão pilotada

Imagem 15: válvula redutora de pressão pilotada.
Fonte: Válvula Redutora de Pressão Modelo 420 (p. 01)

As Válvulas Redutoras de Pressão Pilotada são dispositivos que reduzem a pressão de entrada a uma pressão de saída constante, independentemente das variações normais de vazão e pressão do sistema.

Quando não há consumo, a válvula se fecha.

Funcionamento da VRP pilotada

A válvula possui piloto regulador, através do qual se faz a regulagem da pressão desejada na saída.

Essa válvula monitora a pressão de saída através de um piloto redutor ajustável [2] que reage a toda variação, mantendo-a constante.

Ela utiliza a pressão de entrada através de um filtro [6] e de uma válvula de agulha [1] que regula a velocidade com que a válvula fecha.

O piloto [2] possui um diafragma que está submetido à pressão da mola por cima e à pressão de saída em sua câmara inferior.

A variação da pressão de saída movimenta o eixo do piloto, que injeta água na câmara da válvula [4] para fechar ou drena a câmara para abrir.

A saída de água da câmara se dá através de uma placa de orifício [5], que controla a velocidade com que ela abre.

É a pressão exercida pela mola do piloto, ajustada pelo parafuso [3], que determina a pressão de saída.

Quanto maior a pressão exercida pela mola, maior a pressão requerida na saída, que se contrapõe à pressão da mola e mantém o equilíbrio.

Imagem 16: componentes da VRP pilotada.
Fonte: Válvula Redutora de Pressão Modelo 420 (p. 4)

Como dimensionar a VRP pilotada?

O dimensionamento é semelhante às outras válvulas. A velocidade da água não pode passar dos 2,0 m/s dentro da válvula.

Portanto cada válvula tem a máxima vazão recomendada. Esta vazão deve ser compatível com a de projeto.

Os fabricantes fornecem esta informação, como por exemplo a BERMAD as válvulas conseguem atender de 35 m³/h a 400 m³/h.

Tabela 5: vazões recomendadas para a VRP pilotada.
Fonte: Válvula Redutora de Pressão Modelo 420 (p. 6)

Como regular?

A regulagem é feita conforme as pressões de entrada e saída indicadas em projeto. As condições de trabalho são simuladas em bancada da fábrica e a válvula é regulada para os parâmetros solicitados.

Válvulas pilotadas permitem o ajuste no local, mas este trabalho deve ser feito por profissional qualificado e de preferência autorizado pelo fornecedor.

Como Instalar?

A válvula deve ser instalada, preferencialmente, com o fluxo paralelo ao plano horizontal. Ou seja, instalada na horizontal.

Quando não for possível, pode ser instalada na vertical devendo dar preferência ao fluxo vertical de baixo para cima (ascendente). O fluxo vertical “descendente” deve ser a última opção.

As válvulas pilotadas não podem ser instaladas em série, pois elas demoram um tempo para abrir e podendo causar fluxo descontínuo no abastecimento de água.

Imagem 17: instalação da VRP pilotada.
Fonte: Válvula Redutora de Pressão Modelo 420 (p. 3)

Ainda sobre fluxo de água, observe o sentido na imagem 18 abaixo.

Imagem 18: sentido do fluxo de água da VRP pilotada.
Fonte:Válvula Redutora de Pressão Modelo 420 (p. 4)

Seu esquema de ligação deve conter registros, uniões e filtros. A instalação de uma válvula reserva também é recomendada conforme imagem 19 a seguir.

Imagem 19: esquema de instalação da VRP pilotada.
Fonte: autoria própria.

Manutenção

Os resíduos existentes nos sistemas podem impedir a válvula de fechar e também podem danificar e comprometer definitivamente o diafragma ou a própria válvula.

Desta forma, é extremamente importante que seja realizada a limpeza da válvula feita anualmente ou conforme especificação do fornecedor. Para fazer a limpeza basta soltar os parafusos da tampa e fazer a limpeza interna da válvula, sem utilizar abrasivos e/ou ferramentas que possam danificar o revestimento interno.

Comparativos

Tabela 6: resumo comparativo entre as válvulas redutoras de pressão.
Fonte: autoria própria.

Conclusão

Este artigo trouxe um guia completo sobre as Válvulas Redutoras de Pressão, e mostra como ela pode ser um mecanismo eficiente para reduzir e atender as pressões necessárias em edifícios verticais.

Conforme você entende e domina o funcionamento das válvulas, se habilita a escolher a opção que trará o melhor funcionamento e a melhor viabilidade financeira para o seu empreendimento.

Se você está envolvido em um projeto de um edifício alto, e quer saber mais sobre o funcionamento destes dispositivos, fale com um de nossos especialistas.  A Thórus Engenharia conta com ampla experiência neste assunto e poderá lhe trazer ótimas alternativas.

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Um abraço.

 

 

Fontes:

Catálogos Bermad