Capacidade de Válvulas de Controle

As válvulas precisam ser medidas em sua capacidade de passar fluido. Para permitir comparação justa, as válvulas são dimensionadas em um índice de capacidade ou coeficiente de fluxo. Este tutorial explica os diferentes tipos de coeficiente de fluxo em uso, como são estabelecidos, como se comparam e valores típicos para válvulas de diferentes tamanhos.

Uma válvula de controle deve, como o nome sugere, ter uma influência controladora sobre o processo. Embora detalhes como tamanhos de conexão e materiais de construção sejam de vital importância, eles não dão nenhuma indicação do controle exercido pela válvula.

As válvulas de controle ajustam processos alterando:

Vazão - Por exemplo, a quantidade de vapor ou água que entra no equipamento de processo. Com uma válvula de duas vias por exemplo, à medida que a válvula se move para a posição fechada, menos vapor flui, e menos calor é adicionado ao processo. Com uma válvula de três vias por exemplo, à medida que o plugue da válvula se move para uma nova posição, ele desvia a água quente do processo. E/ou
Pressão diferencial - Isto é definido como a diferença entre a pressão na entrada da válvula e a pressão na saída da válvula (veja Figura 6.2.1). Para qualquer tamanho de orifício de válvula dado, quanto maior a pressão diferencial, maior a vazão, dentro de certas limitações. Com vapor saturado, quanto menor sua pressão, menor sua temperatura, e menos transferência de calor ocorrerá no trocador de calor.

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Because many different units of measurement are used around the world, a number of flow coefficients are available, and it is worthwhile understanding their definitions. Table 6.2.1 identifies and defines the most commonly encountered capacity indices.

Table 6.2.1

Símbolos e definições usados para identificar e quantificar o fluxo através de uma válvula de controle
K_v	Vazão em m³/h de água a uma temperatura definida, tipicamente entre 5 °C e 40 °C, que criará uma queda de pressão de um bar através do orifício de uma válvula. (Amplamente usada na Europa)
K_vs	O valor K_v real ou declarado de uma válvula particular quando totalmente aberta, constituindo o coeficiente de fluxo da válvula, ou índice de capacidade.
K_vr	O K_vré o coeficiente de fluxo requerido pela aplicação.
C_v	A vazão em galões por minuto de água a uma temperatura definida, tipicamente entre 40 °F e 100 °F que criará uma queda de pressão de uma libra por polegada quadrada. (Amplamente usada nos EUA e certas outras partes do mundo). Cuidado é necessário com este termo, pois tanto C_v Imperial quanto C_v US existem.
C_v	Embora a definição básica seja a mesma, os valores reais são ligeiramente diferentes devido à diferença entre galões imperiais e americanos.
A_v	Vazão em m³/s de água que criará uma queda de pressão de um Pascal.

Para conversão: Cv(Imperial) = Kv x 0,962 658 Cv (US) = Kv x 1,156 099 AV = 2,88 x 10-5 CV (Imperial) O coeficiente de fluxo, KVS para uma válvula de controle é informação essencial, e é geralmente declarado, juntamente com seus outros dados, nas fichas técnicas do fabricante. Os fabricantes de válvulas de controle geralmente oferecem uma série de tamanhos de internos (combinação de sede da válvula e plugue da válvula) para um tamanho particular de válvula. Isso pode ser para simplificar a tubulação eliminando a necessidade de redutores, ou para reduzir o ruído. Uma faixa típica de coeficientes de fluxo KVS disponíveis para uma seleção de válvulas é mostrada na Tabela 6.2.2.

Tabela 6.2.2 Valores Kvs para uma faixa típica de válvulas

Tamanhos	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

A relação entre vazões, pressões diferenciais e os coeficientes de fluxo variará dependendo do tipo de fluido fluindo através da válvula. Essas relações são previsíveis e satisfeitas por equações, e são discutidas em mais detalhes em: