Capacidad de la válvula de control
Las válvulas necesitan medirse por su capacidad para pasar fluido. Para permitir una comparación justa, las válvulas se dimensionan según un índice de capacidad o coeficiente de flujo. Este tutorial explica los diferentes tipos de coeficientes de flujo en uso, cómo se establecen, cómo se comparan y los valores típicos para válvulas de diferentes tamaños.
Una válvula de control debe, como su nombre sugiere, tener una influencia controladora en el proceso. Aunque detalles como los tamaños de conexión y materiales de construcción son vitalmente importantes, no dan ninguna indicación del control ejercido por la válvula.
Las válvulas de control ajustan los procesos alterando:
- Caudal - Por ejemplo, la cantidad de vapor o agua que entra en el equipo del proceso. Con una válvula de dos puertos, por ejemplo, a medida que la válvula se mueve a la posición cerrada, fluye menos vapor, y se añade menos calor al proceso. Con una válvula de tres puertos, por ejemplo, a medida que el obturador de la válvula se mueve a una nueva posición, desvía el agua caliente del proceso. Y/o
- Presión diferencial - Se define como la diferencia entre la presión en la entrada de la válvula y la presión en la salida de la válvula (ver Figura 6.2.1). Para cualquier tamaño de orificio de válvula dado, cuanto mayor sea la presión diferencial, mayor será el caudal, dentro de ciertas limitaciones. Con vapor saturado, cuanto menor sea su presión, menor será su temperatura, y se producirá menos transferencia de calor en el intercambiador de calor.
Como se utilizan muchas unidades de medida diferentes en todo el mundo, están disponibles varios coeficientes de flujo, y vale la pena comprender sus definiciones. La Tabla 6.2.1 identifica y define los índices de capacidad más comúnmente encontrados.
Tabla 6.2.1
| Símbolos y definiciones utilizados para identificar y cuantificar el flujo a través de una válvula de control | |
| Kv | Caudal en m³/h de agua a una temperatura definida, típicamente entre 5 °C y 40 °C, que creará una caída de presión de un bar a través del orificio de la válvula. (Ampliamente utilizado en Europa) |
| Kvs | El valor real o declarado de Kv de una válvula particular cuando está completamente abierta, constituyendo el coeficiente de flujo de la válvula o índice de capacidad. |
| Kvr | El Kvr es el coeficiente de flujo requerido por la aplicación. |
| Cv | El caudal en galones por minuto de agua a una temperatura definida, típicamente entre 40 °F y 100 °F, que creará una caída de presión de una libra por pulgada cuadrada. (Ampliamente utilizado en EE.UU. y ciertas otras partes del mundo). Se debe tener cuidado con este término, ya que existen tanto Cv Imperial como Cv US. |
| Aunque la definición básica es la misma, los valores reales son ligeramente diferentes debido a la diferencia entre los galones imperiales y estadounidenses. | |
| Av | Caudal en m³/s de agua que creará una caída de presión de un Pascal. |
Para conversión: Cv(Imperial) = Kv x 0.962 658 Cv (US) = Kv x 1.156 099 AV = 2.88 x 10-5 CV (Imperial) El coeficiente de flujo, KVS para una válvula de control es información esencial, y generalmente se indica, junto con sus otros datos, en las hojas de datos técnicos del fabricante. Los fabricantes de válvulas de control generalmente ofrecen varios tamaños de trim (combinación de asiento de válvula y obturador) para un tamaño de válvula particular. Esto puede ser para simplificar la tubería eliminando la necesidad de reductores, o para reducir el ruido. Una gama típica de coeficientes de flujo KVS disponibles para una selección de válvulas se muestra en la Tabla 6.2.2.
Tabla 6.2.2 Valores de Kvs para una gama típica de válvulas
| Tamaños | DN15 | DN20 | DN25 | DN32 | DN40 | DN50 | DN65 | DN80 | DN100 |
| Kvs | 4 | 6.3 | 10 | 16 | 25 | 36 | 63 | 100 | 160 |
| 2.5 | 4 | 6.3 | 10 | 16 | 25 | 36 | 63 | 100 | |
| 1.6 | 2.5 | 4 | 6.3 | 10 | 16 | 25 | 36 | 63 | |
| 1 | 1.6 | 2.5 | 4 | 6.3 | 10 | 16 | 25 | 36 |
La relación entre caudales, presiones diferenciales y los coeficientes de flujo variará dependiendo del tipo de fluido que fluye a través de la válvula. Estas relaciones son predecibles y se satisfacen mediante ecuaciones, y se discuten con más detalle en: