¿Cómo puedo dimensionar correctamente una válvula?
A menudo nos preguntan qué tamaño de válvulas se necesitan para aplicaciones específicas. Para responder completamente a esta pregunta, comenzaré cubriendo algo de terminología general:
Caída de presión – La diferencia en las presiones aguas arriba y aguas abajo del fluido que fluye a través de la válvula.
Flujo crítico – El flujo ha llegado al punto de ser ahogado. En la condición de obstrucción, el caudal ha alcanzado un límite máximo y no aumenta con un mayor aumento de la caída de presión en la válvula.
Coeficiente de flujo de válvula o Cv – La cantidad de galones estadounidenses por minuto de agua a 60°F que pasarán a través de la válvula con una caída de presión de 1 psi. Por ejemplo, una válvula Hi-Flow™ con un Cv máximo de 10,75 tiene un área de puerto efectiva en la posición completamente abierta, de modo que pasa 10,75 GPM de agua con una caída de presión de 1 psi
Puerto lleno – El diámetro del puerto de la válvula es el mismo diámetro que las conexiones de tubería
Rangeabilidad – La relación entre el flujo controlable máximo y el flujo controlable mínimo de una válvula. Por ejemplo, una válvula con una rangeabilidad de 50 a 1 y una capacidad de flujo total de 100 GPM en los controles de flujo completamente abiertos con precisión hasta un mínimo de 2 GPM
Característica de caudal de la válvula – La relación entre el recorrido del vástago o la rotación de una válvula, expresado en porcentaje de recorrido, y el flujo de fluido a través de la válvula, expresado en porcentaje del flujo total.
Control de la temperatura del proceso mediante válvulas de control neumáticas Hi-Flow™
Al dimensionar válvulas, preferimos usar el método Cv. El método Cv es una forma aceptada de dimensionar válvulas de control. Las ecuaciones básicas se proporcionan como una guía para usar en el dimensionamiento de una válvula de control, y los resultados de las ecuaciones solo serán tan precisos como la información proporcionada de las condiciones de flujo. Las ecuaciones se dividen en el tipo de medio: líquido, gas o vapor, y si el flujo es crítico o no. Las ecuaciones críticas de flujo deben usarse para el flujo de vapor cuando la caída de presión a través de la válvula es mayor que la mitad de la presión aguas arriba. Como guía general para evitar la cavitación, no dimensione una válvula para servicio líquido donde la caída de presión sea mayor al 50% de la presión aguas arriba.
Las ecuaciones son las siguientes:
FLUJO SUBCRÍTICO
FLUJO CRÍTICO
NOMENCLATURA
Cv = Coeficiente de flujo de la válvula
g = Gravedad específica del líquido en condiciones de flujo
G = Gravedad específica del gas en condiciones de flujo
P1 = Presión aguas arriba, psia
P2 = Presión aguas abajo, psia
ΔP = Caída de presión real (P1-P2), psi
q = Tasa de flujo volumétrico de líquido, GPM de EE. UU.
Q = Caudal volumétrico de gas, SCFH
W = Tasa de flujo de peso (masa) de vapor, LB/HR
T = Temperatura de flujo, °R (460 + °F)
Una vez que se determina el Cv requerido, se puede obtener la selección de la válvula de control del tamaño adecuado comparando el Cv requerido con los valores de Cv para la válvula. Como regla general, la capacidad máxima de una válvula de control debe estar entre un 15 % y un 50 % por encima del flujo máximo del proceso, y el Cv mínimo requerido debe estar dentro del rango disponible de la válvula para un control adecuado. Si solo se usó el índice de flujo máximo del proceso para calcular Cv, entonces se debe verificar el recorrido porcentual de la válvula y debe estar en el rango de 65 a 80 % del recorrido total.
Para obtener más información sobre el tamaño de la válvula, vea el video informativo a continuación.
Publicado en español el 13 de Enero del 2023.
Originalmente publicado el 24 de Julio del 2019.
Fuente original: http://blog.dwyer-inst.com/2019/07/24/how-do-i-properly-size-a-valve/#more-2613
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