Las válvulas de obturador del mismo tamaño a menudo se consideran hidráulicamente intercambiables.. Esa suposición puede subestimar la caída de presión porque el tamaño nominal describe la conexión de la tubería., no la apertura real a través del enchufe. Dos válvulas conectadas a la misma tubería pueden tener diferentes áreas de puerto, transiciones internas, alineación de la ruta de flujo y valores nominales de Cv.
La secuencia de selección práctica es definir el flujo requerido y la caída de presión permitida de la válvula., calcular el Cv preliminar requerido, y luego compare ese requisito con el Cv nominal para la serie exacta de válvulas, configuración del puerto, posición de apertura y dirección del flujo.
Respuesta rápida
La caída de presión de la válvula de tapón está gobernada por el caudal, Propiedades del fluido y el camino real a través de la válvula.. Cuando el puerto del tapón es más pequeño que el tubo de conexión, desplazado del orificio de la tubería o rodeado por transiciones abruptas, El fluido se acelera a través de la restricción y pierde energía mecánica cuando ingresa al pasaje del cuerpo aguas abajo..
Cv representa la capacidad de flujo en condiciones de prueba definidas. Al mismo flujo de líquido y gravedad específica., una válvula con un Cv nominal más alto generalmente produce una caída de presión calculada más baja. Sin embargo, el tamaño nominal por sí solo no puede establecer el Cv. Antes de especificar una válvula, El Cv preliminar requerido debe compararse con el Cv nominal de la serie exacta., y el puerto real, condición de apertura, Se debe verificar la dirección del flujo y la revisión de los documentos..
Cómo se desarrolla la caída de presión dentro de una válvula de tapón
Una válvula de obturador completamente abierta todavía crea una perturbación hidráulica local.. La magnitud de esa perturbación depende de cómo el fluido se mueve desde la tubería aguas arriba hacia la abertura a través del tapón giratorio y luego se expande hacia el pasaje del cuerpo aguas abajo..
Para una explicación más amplia del tapón giratorio, Cuerpo de válvula y trayectoria de flujo abierta y cerrada., ver nuestro Descripción general del principio de funcionamiento de la válvula de tapón.
La presión medida aguas arriba es normalmente mayor que la presión medida aguas abajo. Parte de esa diferencia está asociada al aumento temporal de velocidad a través del área restringida.. El resto refleja una pérdida irreversible de energía mecánica causada por la fricción., mezcla por chorro, Separación de flujo y turbulencia..
Contracción, Velocidad y pérdida local
A medida que el líquido se acerca al tapón, puede entrar en una circular, abertura rectangular o contorneada que sea más pequeña que, o de forma diferente a la, el orificio del tubo conectado. El área portuaria mínima expuesta controla la aceleración local más fuerte..
A un caudal fijo, La reducción del área de flujo efectiva aumenta la velocidad local.. El comportamiento de presión resultante también depende de los bordes y transiciones alrededor del puerto.. Una entrada de puerto de enchufe afilada, una transición corta o una reducción repentina del área puede formar un chorro concentrado a través del tapón giratorio.
Después de salir del puerto de enchufe, ese chorro entra en el pasaje más amplio del cuerpo aguas abajo. Se desacelera y se expande., y algo de presión estática puede recuperarse. La recuperación es incompleta porque el chorro de alta velocidad se mezcla con un fluido más lento cerca de la pared del cuerpo y la transición de la cavidad..
Por lo tanto, la caída de presión relevante de la válvula de obturador no es simplemente la reducción temporal de presión en la sección más estrecha.. Es la diferencia de presión restante después de que el flujo aguas abajo se haya recuperado lo suficiente para una comparación significativa..
Deflexión del flujo, Separación y vórtices
La resistencia al flujo de la válvula de tapón también depende de la alineación entre el puerto del tapón, el paso del cuerpo de la válvula y la tubería conectada.
Una configuración completamente abierta aún puede contener:
- un desplazamiento entre el orificio de la tubería y la abertura del tapón;
- un borde expuesto o repisa en la transición del cuerpo;
- un puerto no uniforme o asimétrico;
- una breve expansión aguas abajo;
- una cavidad corporal local junto a la ruta de flujo principal;
- desviación del flujo alrededor de los contornos internos.
Cuando el fluido no puede seguir una transición abrupta de la pared., se separa de la superficie. Luego se desarrollan zonas de recirculación y vórtices cerca de la salida del puerto de conexión o de la cavidad del cuerpo.. Estas zonas aumentan la disipación de energía y pueden crear un perfil de velocidad aguas abajo desigual..
El resultado hidráulico depende del borde de babor combinado., área real, transición y alineación del cuerpo. una circular, rectangular, El puerto contorneado o tipo venturi no se puede clasificar sólo por su nombre..
Estos efectos locales alteran el Cv nominal probado.. Como consecuencia, Dos válvulas de macho con el mismo tamaño nominal no deben considerarse hidráulicamente intercambiables hasta que se hayan comparado los datos exactos de la serie y la configuración de flujo..
Caída de presión, Pérdida de presión y pérdida de carga
| Término | Significado práctico en este artículo. | Uso común en ingeniería |
|---|---|---|
| Caída de presión, ΔP | Diferencia entre puntos de presión definidos aguas arriba y aguas abajo | Cribado de válvulas y cálculos del sistema. |
| Pérdida de presión | Energía mecánica que no se recupera completamente aguas abajo de la válvula. | Explicación del rendimiento hidráulico |
| pérdida de cabeza | Pérdida de presión expresada como altura equivalente del líquido que fluye | Cuadros de servicio de agua y cálculos de tuberías. |
La pérdida de presión reduce el margen de presión disponible para los equipos posteriores.. En sistemas de agua, El mismo efecto hidráulico puede presentarse como pérdida de carga en lugar de psi., bar o kPa.
Los datos solo deben compararse después de confirmar la base fluida y convertir las unidades de manera consistente.. Una curva de pérdida de carga basada en agua no se puede transferir directamente a otro fluido sin tener en cuenta las propiedades aplicables y la base de prueba..
Para una referencia hidráulica neutral, el A NOSOTROS. Manual de flujo de fluidos del Departamento de Energía Explica la pérdida de carga a través de válvulas y otros componentes donde el flujo cambia de dirección o área de sección transversal..
Por qué el tamaño nominal no define la capacidad de flujo de la válvula de tapón
El tamaño nominal de la válvula define la conexión a la tubería.. No prueba que el área del flujo interno sea igual al área de la tubería conectada., y no establece la válvula obturadora Cv.
Dos válvulas con el mismo tamaño de brida nominal pueden diferir en:
- ancho y alto del puerto de conexión;
- geometría de apertura circular o no circular;
- superficie portuaria mínima efectiva;
- dimensiones del paso del cuerpo;
- transiciones aguas arriba y aguas abajo;
- Posición del enchufe en plena apertura.;
- Geometría de sellado o cavidad cerca de la ruta del flujo..
Las diferencias más amplias entre los programas directos, multidireccional, excéntrico y otros configuraciones de ruta de flujo de válvula de tapón están cubiertos por separado; Este artículo se centra en cómo esas geometrías afectan la caída de presión y el Cv nominal..
Por lo tanto, la envolvente externa de la válvula puede permanecer similar mientras que el rendimiento hidráulico cambia sustancialmente..
Área real de perforación y puerto
El término diámetro real no debe interpretarse automáticamente como un diámetro circular. Muchos puertos de válvulas macho no son circulares., tan ancho, altura, Es posible que se requiera contorno y área efectiva para describir la abertura..
La pregunta hidráulica más útil es:
¿Qué área abierta y transición encuentra realmente el fluido en la configuración de válvula especificada??
Un área efectiva más pequeña produce una velocidad local más alta con el mismo flujo.. Porque la pérdida local aumenta fuertemente con la velocidad., un cambio moderado en el área real del puerto puede crear un cambio significativo en la caída de presión.
Esta es también la razón por la que una tabla Cv de solo tamaño de línea no es confiable. Se puede ofrecer el mismo tamaño nominal con diferentes configuraciones de puertos o dentro de diferentes series de productos..
El mismo tamaño de conexión nominal puede ocultar diferentes áreas de puertos internos y, por lo tanto, diferentes velocidades locales y pérdidas de presión. Antes de utilizar cualquier estimación basada en el tamaño nominal para la especificación, La apertura real debe compararse con un dibujo seccional., Información dimensional certificada o datos del producto para la configuración exacta de la válvula..
Forma del puerto y geometría hidráulica
La geometría del puerto afecta más que el área total.
A lo largo de, La transición gradual puede comportarse de manera diferente a una restricción corta con la misma área mínima.. Un puerto no circular puede crear una distribución de velocidad no uniforme.. Un pasaje contorneado puede limitar la separación abrupta, mientras que una transición de puerto a cuerpo mal adaptada puede producir un chorro más fuerte y una región de recirculación más grande.
Los detalles relevantes incluyen:
- área mínima de flujo efectivo;
- perímetro y forma del puerto;
- ángulo de transición;
- longitud del paso;
- continuidad de la pared;
- expansión aguas abajo;
- interacción con la cavidad corporal.
Estos efectos se representan colectivamente en el Cv nominal probado.. Tamaño nominal, Las dimensiones externas o una descripción de marketing amplia no pueden sustituir el valor específico del producto..
Alineación del orificio a la tubería y transiciones del cuerpo
en plena apertura, comprobar si:
- el puerto del enchufe está centrado en el tubo de conexión;
- el enchufe alcanza su posición abierta especificada;
- las transiciones aguas arriba y aguas abajo están correctamente alineadas;
- las repisas internas permanecen expuestas;
- la dirección del flujo especificada cambia la ruta efectiva;
- el diseño tiene una orientación requerida del asiento o del cuerpo.
En algunos diseños de válvulas de tapón, invertir la dirección del flujo indicada puede cambiar la forma en que el fluido pasa por la cavidad corporal, región del asiento o transición interna. Un Cv nominal o un gráfico de pérdida de carga desarrollado para una dirección no debe aplicarse a otra dirección a menos que el documento lo permita explícitamente..
Por lo tanto, los dibujos seccionales y los datos actuales del producto proporcionan una verificación de ajuste más confiable que una fotografía externa del producto o una etiqueta de tamaño nominal..
Lleno, Puertos Regulares y Reducidos: Diferencias hidráulicas
La terminología de puertos es útil para la comparación inicial., pero los términos no garantizan una geometría idéntica entre fabricantes o familias de productos..
Una válvula de tapón de puerto completo generalmente utiliza una abertura destinada a acercarse al área de flujo de la tubería conectada.. Un diseño de puerto reducido proporciona intencionalmente una apertura efectiva más pequeña. "Puerto normal" a menudo describe una configuración intermedia, pero se debe comprobar la definición del fabricante..
| factor de comparación | Lleno / configuración de paso total | Configuración de puerto regular | Configuración de puerto reducido |
|---|---|---|---|
| Apertura de flujo general | Diseñado para acercarse al área de flujo de tuberías conectadas. | Apertura intermedia definida por el fabricante. | Apertura efectiva claramente más pequeña |
| Velocidad local con el mismo flujo. | Generalmente más bajo cuando la transición también es suave | Depende del área real y de la transición corporal. | Generalmente más alto a través del área reducida |
| Probable tendencia a la pérdida de presión | A menudo es más bajo que una versión de puerto más pequeño del mismo diseño. | Intermedio o dependiente del diseño | A menudo más alto con el mismo flujo |
| Elemento principal a verificar | Área real, alineación, transición y Cv nominal | Definición del fabricante y Cv nominal | Reducción de área, velocidad, Cv nominal y límites de servicio |
| ¿Puede el término reemplazar los datos probados?? | No | No | No |
Límite de ingeniería: “Puerto completo” es una descripción de la configuración.. No es prueba de pérdida de presión cero., pérdida de presión insignificante o un Cv universal.
La comparación es más significativa cuando las válvulas pertenecen a la misma serie y se evalúan con el mismo caudal., condición del fluido y posición de apertura.
No se puede asumir que una etiqueta de puerto completo de una familia de productos es equivalente a una etiqueta de puerto completo o de “puerto 100 %” de otra familia.. la zona de referencia, la configuración de transición y prueba puede diferir.
Por lo tanto, seleccionar o reemplazar una válvula basándose únicamente en la terminología del puerto puede resultar en una caída de presión real que exceda la asignación del sistema.. La intercambiabilidad debe basarse en la misma comparación de la geometría real del puerto., Cv nominal y datos de pérdida de carga aplicables.
Excéntrico, con mangas, Las válvulas de tapón lubricadas y multipuerto pueden utilizar rutas internas sustancialmente diferentes.. Estas familias de diseño deben tratarse como ejemplos de comportamiento hidráulico específico de la serie., no como filas intercambiables en una tabla Cv universal.
Para el mecanismo de tapón desplazado, rango de aplicación y consideraciones de selección específicas para esa familia, ver nuestro Diseño y aplicaciones de válvulas de tapón excéntrico. guía.
Qué significa la válvula de tapón Cv
La válvula de tapón Cv es un coeficiente de capacidad de flujo establecido en condiciones de prueba definidas.. Relaciona el flujo con la caída de presión sin requerir que el ingeniero calcule cada efecto geométrico local por separado..
Para una condición líquida definida:
- un Cv más alto permite más flujo con la misma caída de presión;
- un Cv más alto produce una caída de presión calculada más baja al mismo flujo;
- La caída de presión aumenta con el cuadrado del flujo cuando el Cv y las propiedades del líquido permanecen fijos..
El coeficiente captura la influencia combinada de la zona portuaria., forma, transición del cuerpo y resistencia interna para una configuración específica.
Cv no es una medida universal de la calidad del producto.. Una válvula con un Cv alto aún puede no ser adecuada debido a su clase de presión., diseño de sellado, compatibilidad de materiales, servicio de solidos, Límites de velocidad o servicio operativo..
Cv como coeficiente flujo-capacidad
En los cálculos de líquidos habituales de EE. UU., Cv está asociado con el flujo de agua en galones por minuto bajo un diferencial de presión definido.
Para la selección de válvula macho, la distinción importante es:
- CV requerido expresa la capacidad de flujo demandada por el proyecto.
- CV nominal expresa la capacidad probada o publicada de la configuración exacta de la válvula.
- ΔP instalado real Expresa el resultado observado o previsto en las condiciones reales de operación y medición..
La pregunta correcta no es simplemente, “¿Es el tamaño nominal lo suficientemente grande??" Es:
¿La configuración exacta de la válvula de tapón proporciona suficiente Cv nominal sobre la misma base utilizada para calcular los requisitos del proyecto??
CV requerido, Cv nominal y ΔP instalado real
| Parámetro | Significado | fuente primaria | Uso de ingeniería |
|---|---|---|---|
| CV requerido | Capacidad preliminar calculada a partir del flujo del proyecto., válvula admisible ΔP y datos de fluido | Cálculo de proceso o tubería. | Definir el requisito hidráulico. |
| CV nominal | Coeficiente de caudal publicado o confirmado para la serie exacta, tamaño, puerto y condición de apertura | Ficha técnica del fabricante, revisión de gráficos o ingeniería | Comprobar la capacidad de la válvula candidata |
| ΔP instalado real | Diferencia de presión medida o prevista entre puntos definidos en condiciones de funcionamiento reales | Mediciones de campo o modelo del sistema. | Validar el rendimiento hidráulico instalado |
Los tres valores no son intercambiables.:
- El Cv requerido es una demanda del proyecto.;
- El Cv nominal es la capacidad del producto en las condiciones de prueba establecidas.;
- El ΔP instalado real es un resultado operativo..
En el mismo fluido, unidad y base de apertura, El Cv calificado del candidato debe cumplir o exceder el Cv requerido calculado.. Cualquier margen adicional debe determinarse a partir del rango operativo del proyecto., incertidumbre, especificaciones que rigen y el método de selección del fabricante en lugar de un porcentaje universal.
El diferencial de presión medido también depende de dónde están ubicadas las tomas de presión.. Si el límite de medición incluye reductores cercanos, codos o longitud de tubería, la lectura no puede tratarse como una caída de presión exclusiva de la válvula.
Cv requerido confuso, El Cv nominal y el diferencial del sistema medido son una fuente común de error de especificación y desajuste hidráulico en el campo..
CV, Kv y coeficientes de resistencia
| Término | Propósito principal | Cómo se debe utilizar aquí |
|---|---|---|
| CV | Coeficiente de flujo habitual de EE. UU. | Coeficiente primario utilizado en el ejemplo de líquido simplificado |
| kv | Coeficiente de flujo métrico | Usar cuando el fabricante publica datos métricos.; convertir de manera consistente |
| K o ζ | Coeficiente de pérdida local adimensional | Representación alternativa basada en la cabeza de velocidad.; no sustituir directamente a Cv |
| pérdida de cabeza | Pérdida de presión expresada como altura del líquido. | Común en diagramas de flujo de servicios de agua. |
Cv y Kv representan conceptos similares de capacidad de flujo en diferentes sistemas unitarios, pero no son numéricamente idénticos. K o ζ siguen un marco hidráulico diferente y dependen de la velocidad de referencia utilizada en el cálculo..
Cómo estimar la caída de presión de la válvula de tapón a partir del Cv
Una relación Cv simplificada puede respaldar la detección preliminar de una válvula de obturador completamente abierta en servicio de líquido incompresible cuando las unidades y los supuestos están controlados..
Para unidades habituales de EE. UU.:
Relación de flujo de líquido: Q=Cv × √(ΔP / SG)
Reorganizado para estimar la caída de presión de la válvula:
Relación de caída de presión de la válvula: ΔP = SG × (q / Cv)2
Dónde:
| Variable | Significado | Responsabilidad típica |
|---|---|---|
| q | Caudal de líquido en galones estadounidenses por minuto | Diseño de procesos |
| CV | Cv requerido al resolver la demanda del proyecto, o Cv nominal al estimar el ΔP de la válvula candidata | Datos de cálculo o del fabricante. |
| ΔP | Caída de presión permitida o calculada a través del límite definido de la válvula en psi | Diseño o cálculo del sistema. |
| SG | Gravedad específica del líquido en relación con el agua. | Datos de fluidos |
| Posición de apertura | Totalmente abierto para el cálculo del capital en esta guía. | Requisito operativo |
El sistema de unidades debe permanecer consistente.. Un valor Kv, El caudal métrico o el valor de presión en bar no se pueden insertar directamente en la ecuación habitual de EE. UU. sin la relación métrica o conversión adecuada..
Para ecuaciones formales de flujo-capacidad más allá de esta relación de selección simplificada, el CEI 60534-2-1 estándar de capacidad de flujo distingue el tamaño compresible e incompresible y define límites importantes para los no newtonianos., servicios de lodos y líquido-sólido.
Calcular el Cv requerido
Cuando el proyecto define una caída de presión permitida a través de la válvula, El Cv requerido se puede estimar como:
Coeficiente de flujo requerido: Cv, requerido =Q × √(SG / ΔPadmisible)
Utilice el caso de flujo gobernante en lugar de solo el punto de operación normal.. Dependiendo del proceso, el caso gobernante puede ser el flujo continuo máximo, flujo máximo temporal u otra condición de diseño especificada.
El Cv requerido calculado debe compararse con el Cv nominal de la configuración candidata exacta.. La comparación debe utilizar unidades compatibles., Suposiciones fluidas y condiciones de apertura..
Ejemplo preliminar ilustrativo
Considere un líquido similar al agua con las siguientes condiciones supuestas:
| Aporte | Valor supuesto |
|---|---|
| flujo normal | 800 gpm |
| Flujo máximo de cribado | 1,000 gpm |
| Caída de presión de válvula permitida | 4 psi |
| Peso específico | 1.0 |
| Posición de la válvula | Completamente abierto |
Cv requerido al flujo máximo de cribado:
Ejemplo de CV requerido: Cv, requerido = 1,000 × √(1.0 / 4) = 500
Por lo tanto, la condición preliminar del proyecto requiere un Cv nominal de al menos 500 sobre la misma base de cálculo antes de considerar cualquier margen específico del proyecto u otros criterios de selección..
Asumir, solo para ilustración, que el documento del fabricante aplicable indique un Cv nominal de 600 para la configuración candidata exacta.
Caída de presión estimada a flujo normal:
Caída de presión de flujo normal: ΔP = 1.0 × (800 / 600)2 ≈ 1.78 psi
Caída de presión estimada al flujo máximo:
Caída de presión de flujo máximo: ΔP = 1.0 × (1,000 / 600)2 ≈ 2.78 psi
El candidato se mantiene por debajo del supuesto 4 límite de detección de psi según este cálculo simplificado. Ese resultado no es la aprobación final..
Lo siguiente aún requiere verificación:
- el Cv nominal pertenece a la serie y tamaño exactos;
- el Cv se aplica a la configuración de puerto especificada;
- la válvula está completamente abierta;
- el gráfico utiliza unidades compatibles y condiciones de prueba;
- la dirección de flujo prevista está cubierta;
- el fluido es suficientemente consistente con la base de la ecuación;
- saltar al contenido, temperatura, Los límites de material y servicio operativo son aceptables.;
- el área del puerto real produce una velocidad local aceptable;
- sólido, erosión, Se cumplen los límites de ruido y vibración..
Incluso cuando el ΔP calculado está por debajo del límite del proyecto, una configuración candidata aún puede ser inaceptable si el área del puerto real produce una velocidad local por encima del límite del producto o servicio. Ese límite debe provenir de los datos del producto aplicables o de la especificación del proyecto., no de un valor universal.
Límite de cálculo
Esta relación está destinada a fines preliminares., completamente abierto, cribado de líquidos incompresibles. Aplicarlo fuera de esos supuestos puede subestimar el Cv requerido, pérdida de presión o velocidad local. La selección resultante puede no entregar el flujo requerido., consumir más presión del sistema que la asignada o exponer la válvula a condiciones hidráulicas inaceptables.
Cuando un simple cálculo de Cv no es suficiente
La ecuación simplificada aísla la relación entre Q, CV, ΔP y SG. No representa todos los efectos físicos en un servicio industrial..
Cuando el comportamiento del fluido o la condición de operación ya no coincide con la base de los datos nominales publicados, La relación líquida simple debe tratarse únicamente como un cribado direccional.. No debe utilizarse para la especificación final..
Viscosidad, Densidad y temperatura
La gravedad específica representa la densidad del líquido en la ecuación simplificada., pero no representa completamente la viscosidad.
Un líquido de alta viscosidad puede:
- desarrollar un perfil de velocidad diferente;
- crear una mayor pérdida de corte;
- desviarse del comportamiento del gráfico basado en agua;
- Requiere una corrección de viscosidad o una base de prueba alternativa..
La viscosidad también cambia con la temperatura.. Un líquido que fluye fácilmente a una temperatura puede crear sustancialmente más resistencia después del enfriamiento..
Utilice propiedades del rango operativo real en lugar de una hoja de datos de temperatura ambiente. Para servicio de alta viscosidad, La revisión de la caída de presión debe utilizar un método validado de corrección de la viscosidad., datos de prueba específicos de la serie o un método de dimensionamiento del fabricante aplicable a la válvula seleccionada.
Industria Papelera, Vapor, Cavitación y flujo bifásico
La ecuación del líquido simplificada no debe usarse directamente para dimensionar el gas compresible..
Es posible que los cálculos de gas y vapor deban tener en cuenta:
- presión absoluta aguas arriba y aguas abajo;
- temperatura;
- propiedades moleculares;
- expansión a través de la restricción;
- condiciones críticas o de flujo obstruido.
El servicio líquido con una presión de vapor significativa también puede requerir una evaluación de cavitación o flasheo.. Un Cv que parece suficiente para la capacidad de flujo no prueba que el perfil de presión interna sea aceptable.
El flujo de dos fases es más complejo porque la fracción de fase y el comportamiento de la mezcla pueden cambiar a través de la válvula..
Compresible, ahogado, brillante, Por lo tanto, los servicios de cavitación y de dos fases deben evaluarse con un método de dimensionamiento desarrollado para esas condiciones en lugar de la relación simplificada de líquido incompresible..
Estiércol líquido, Sólidos suspendidos y servicio no newtoniano
Una tabla de pérdida de carga del fabricante puede basarse en agua limpia u otro fluido de prueba controlado.. No debe transferirse automáticamente a los lodos de aguas residuales., lodo mineral u otro servicio cargado de sólidos.
Las preocupaciones adicionales incluyen:
- sedimentación de partículas en regiones de baja velocidad;
- bloqueo temporal del puerto;
- erosión en un chorro concentrado;
- acumulación en una cavidad corporal;
- dirección u orientación del flujo requerida;
- comportamiento de flujo no newtoniano;
- Cambios en la viscosidad aparente durante la operación..
El Cv del agua limpia sigue siendo un insumo de producto útil, pero no es una predicción completa. La revisión final debe incluir la concentración de sólidos., características de las partículas, comportamiento de asentamiento, riesgo de erosión, Orientación y ciclo operativo esperado..
Válvulas de tapón completamente abiertas versus parcialmente abiertas
Esta guía aborda principalmente una válvula de tapón completamente abierta utilizada para cribado hidráulico..
Un Cv nominal completamente abierto representa la posición abierta exacta utilizada para la prueba del fabricante o los datos publicados.. Al alejar el tapón de esa posición, se cambia el área del puerto expuesto y la ruta del flujo interno..
La apertura parcial puede crear:
- una apertura efectiva más pequeña;
- un chorro de flujo concentrado;
- mayor desviación del flujo;
- separación más fuerte;
- un perfil de velocidad aguas abajo desigual;
- un Cv sustancialmente diferente.
La relación entre el ángulo del obturador y Cv no debe asumirse como lineal.. una válvula en 50% viajar no necesariamente proporciona 50% de su Cv totalmente abierto.
La curva depende de la forma del puerto., geometría del enchufe, paso del cuerpo, dirección del flujo y disposición del asiento. Algunas series de productos publican Cv de posición de apertura o curvas características de flujo.; otros solo proporcionan datos completamente abiertos.
No utilice un valor de Cv completamente abierto para predecir el rendimiento de apertura parcial o aceleración a menos que el fabricante proporcione la curva de posición de apertura aplicable..
El posicionamiento ocasional no prueba que una válvula sea adecuada para un servicio de modulación continua. La revisión continua de la aceleración debe incluir la característica de la posición de apertura., límites de velocidad y servicio permitidos, riesgo de erosión y ruido, Comportamiento de actuación y recomendación de servicio de control del fabricante..
Cómo leer y verificar el Cv del fabricante o la tabla de pérdidas de carga
El Cv de una válvula de obturador o el cuadro de pérdida de carga son válidos solo cuando coinciden con la válvula y la base de prueba que se están evaluando..
Usando un gráfico de una serie diferente, configuración del puerto, La condición de apertura o la base de prueba pueden producir una especificación incorrecta incluso cuando el tamaño nominal parece coincidir..
La secuencia de verificación debe comenzar con la coincidencia del producto principal y solo luego pasar a las verificaciones operativas y de validez de los documentos..
Haga coincidir la tabla con la configuración exacta de la válvula
| Comprobar nivel | Elemento de verificación | Pregunta para responder |
|---|---|---|
| partido principal | Fabricante y serie de productos. | ¿El documento pertenece exactamente a la familia de válvulas que se está evaluando?? |
| partido principal | Diseño de válvula | ¿La válvula es excéntrica?, con mangas, lubricado, puerto completo, Puerto reducido u otra construcción definida.? |
| partido principal | Tamaño nominal | ¿La tabla o curva cubre el tamaño seleccionado?? |
| partido principal | Configuración de puerto real | ¿La apertura publicada coincide con la válvula propuesta?? |
| partido principal | Posición de apertura | ¿Los datos son completamente abiertos o específicos de la apertura?? |
| partido principal | Sistema de coeficientes | ¿El valor publicado es Cv?, Kv o pérdida de carga? |
| partido principal | Base de prueba | que fluido, Se utilizaron unidades y condiciones de prueba.? |
| control de validez | Dirección del flujo | ¿Los datos son válidos en la dirección instalada?? |
| control de validez | Orientación del asiento o de la instalación | ¿El documento asume un extremo de asiento o una orientación de válvula establecidos?? |
| control de validez | Límites de servicio | son velocidad, temperatura u otros límites de validez establecidos? |
| control de validez | Documento de identificación | que dibujo, El número de boletín o hoja de datos controla el valor.? |
| control de validez | Estado de revisión | ¿Cuáles son el número de revisión y la fecha de emisión?, y el documento ha sido reemplazado? |
Si un elemento de configuración principal no coincide, La tabla no debe usarse para la selección de válvulas o el cálculo de la caída de presión..
Un valor copiado de una serie no relacionada no se vuelve válido simplemente haciendo coincidir el tamaño nominal.
Lea los ejes y el rango de operación
Un gráfico de pérdida de carga comúnmente coloca el flujo en un eje y la caída de presión o pérdida de carga en el otro.. Las curvas separadas pueden representar tamaños de válvulas., configuraciones de puertos o posiciones de apertura.
Antes de leer un valor:
- Confirmar las unidades del eje..
- Seleccione el tamaño y la curva de configuración correctos.
- Identificar si el gráfico utiliza lineal, escala logarítmica u otra.
- Confirme que el punto de operación se encuentre dentro del rango documentado..
- Revisar la guía de velocidad indicada o los límites de servicio.
- Comprobar si se permite la interpolación.
- No extrapolar fuera del rango publicado sin revisión de ingeniería.
Una curva de tamaño específico no autoriza la interpolación entre series de productos no relacionados. Una curva completamente abierta tampoco proporciona datos de apertura parcial a menos que esas posiciones se muestren explícitamente..
Prueba Cv versus rendimiento del sistema instalado
El Cv nominal se basa en una disposición de prueba controlada. La presión diferencial instalada se ve afectada por la válvula real., líquido, Tubería y límite de medición..
Las diferencias pueden resultar de:
- codos o reductores cerca de la válvula;
- flujo ascendente no uniforme;
- accesorios aguas abajo;
- Flujo del sistema diferente al caso de diseño.;
- propiedades reales del fluido;
- recorrido incompleto del enchufe;
- incrustaciones o depósitos;
- ubicación del grifo de presión.
Por lo tanto, la tabla del fabricante es una información sobre el rendimiento de la válvula., no es un modelo completo del sistema instalado.
Una lectura de campo que difiere de la estimación preliminar no invalida automáticamente el Cv nominal.. Primero confirme que la configuración de la válvula, fluir, líquido, posición de apertura, La revisión de documentos y los puntos de medición de presión son comparables..
Qué significa una caída de presión excesiva para el sistema
La caída de presión no es inherentemente un defecto. Cada válvula crea cierta resistencia hidráulica., y ciertas tareas del proceso requieren intencionalmente una reducción de presión.
La preocupación surge cuando una válvula que se espera que permanezca completamente abierta consume más presión de la que el sistema le ha asignado..
Consecuencias del sistema y del proceso
Una caída excesiva de presión en la válvula de obturador puede contribuir a:
- presión insuficiente en el equipo aguas abajo;
- incapacidad para alcanzar el flujo de diseño;
- aumento de la altura de la bomba o demanda de energía;
- Velocidad local excesiva a través del puerto.;
- ruido o vibración;
- erosión acelerada;
- distribución inestable entre ramas paralelas;
- rendimiento del proceso reducido.
La consecuencia depende del margen de presión del sistema.. Una pérdida de presión aceptable en una instalación puede ser crítica en otra.
Por lo tanto, la selección debe basarse en la presión asignada a la válvula y el Cv nominal verificado de la configuración exacta., no en una descripción genérica de “baja pérdida” o en una etiqueta de puerto.
Por qué el campo ΔP puede diferir de la estimación
Utilice un orden de diagnóstico estructurado antes de atribuir la discrepancia a la válvula.:
- Confirmar la condición de funcionamiento real: fluir, Propiedades del fluido y apertura de la válvula..
- Confirmar la base de selección: serie de productos, puerto, CV nominal, Dirección de flujo y revisión de documentos..
- Luego examine las perturbaciones en las tuberías., Límites de toma de presión y precisión del instrumento..
| Posible causa | Que verificar |
|---|---|
| El flujo real es mayor que el supuesto | Compare el flujo medido con el normal, casos máximos y molestos |
| Las propiedades de los fluidos difieren | Comprobar densidad, SG, viscosidad y temperatura en condiciones de funcionamiento |
| La válvula no está completamente abierta | Confirmar el recorrido del actuador, posición del vástago y posición del obturador |
| Se utilizó Cv incorrecto | Coincide con la serie exacta, tamaño, puerto, base de apertura y revisión |
| La configuración del puerto difiere | Compare la válvula instalada con los dibujos y las especificaciones de compra. |
| La dirección del flujo es diferente | Verifique las instrucciones del producto y la dirección de instalación. |
| Hay incrustaciones o depósitos presentes. | Revisar los resultados de la inspección y el historial operativo. |
| Las tuberías cercanas perturban el flujo | Revisar reductores, codos y condiciones de carrera recta |
| Las lecturas del instrumento son inexactas. | Verificar la calibración, líneas de impulso y grifos de presión |
| La pérdida del sistema adyacente se asignó a la válvula. | Confirme el límite de medición de presión y separe las pérdidas de las tuberías cercanas. |
No atribuya todo el diferencial medido al cuerpo de la válvula hasta que el flujo, posición de apertura, Se ha verificado la configuración exacta de la válvula y las ubicaciones de las tomas de presión..
Este es un punto de partida del diagnóstico hidráulico., no es un procedimiento de mantenimiento. Es posible que se requiera una revisión detallada del sistema cuando la discrepancia persiste después de estas comprobaciones..
Selección de válvulas de obturador y lista de verificación de datos de RFQ
Una solicitud de cotización útil para válvulas de obturador debería permitir al fabricante comprender tanto los requisitos hidráulicos como la configuración de válvula propuesta..
Proporcionar únicamente el tamaño nominal y la clase de presión no es suficiente para confirmar el Cv o la caída de presión..
El comprador no necesita completar todos los cálculos hidráulicos antes de realizar el contacto inicial.. Los datos de proceso existentes se pueden enviar primero para que las entradas faltantes, Durante la revisión de ingeniería se pueden identificar supuestos incompatibles y los datos específicos de la serie requeridos..
El objetivo no es recopilar la lista de verificación más larga posible. es para confirmar:
- el proyecto requería Cv;
- el Cv nominal exacto de la serie de productos;
- la configuración del puerto real;
- la caída de presión permitida de la válvula;
- la base de operación y prueba aplicable.
Entradas hidráulicas y de proceso
| Entrada requerida | Por qué es importante |
|---|---|
| Nombre y composición del fluido. | Establece las bases físicas y de compatibilidad. |
| Líquido, gas, fase de vapor o mixta | Determina el método de dimensionamiento aplicable. |
| flujo normal | Define el punto de funcionamiento habitual. |
| Flujo continuo máximo | Establece la demanda superior principal. |
| Flujo máximo alterado o temporal | Identifica condiciones hidráulicas excepcionales. |
| Rango de temperatura de funcionamiento | Afecta las propiedades del fluido y los límites del producto. |
| Presión aguas arriba | Establece la presión disponible |
| Presión aguas abajo | Define la condición aguas abajo requerida |
| Válvula permitida ΔP | Establece la presión asignada a la válvula. |
| SG o densidad | Requerido para el cribado de líquidos |
| Viscosidad | Indica si se requieren correcciones o datos alternativos. |
| Información sobre sólidos o lodos | Identifica asentamiento, preocupaciones de bloqueo y erosión |
Entradas de configuración de válvulas
| Entrada requerida | Por qué es importante |
|---|---|
| Tamaño de línea nominal | Define la interfaz de la tubería. |
| Diseño de válvula de tapón propuesto | Identifica la familia de productos relevante. |
| Requisito de puerto o perforación | Define la ruta de flujo interno esperada. |
| Servicio completamente abierto o modulante | Determina si se requieren datos completamente abiertos o específicos de apertura. |
| Dirección del flujo | Puede afectar la tabla aplicable o la condición de instalación. |
| Requisito de asiento u orientación | Puede ser diseño- y servicio específico |
| Clase de presión | Define el requisito del límite de presión. |
| Finalizar conexión | Confirma la interfaz de la tubería. |
| Cuerpo, tapones y materiales de sellado | Admite revisión de compatibilidad |
| Manual, operación accionada o engranada | Define la disposición operativa. |
Datos del fabricante a solicitar
Para la configuración propuesta exacta, solicitar el correspondiente:
- Cv o Kv nominales específicos de la serie;
- geometría del puerto real;
- área real del orificio o puerto;
- datos hidráulicos completamente abiertos;
- curva de posición de apertura para servicio modulante;
- limitaciones de la dirección del flujo;
- base del líquido de prueba y de las condiciones de prueba;
- velocidad de funcionamiento recomendada;
- dibujo del producto o vista en sección;
- número de documento, fecha de revisión y emisión;
- confirmación de la solicitud.
La capacidad hidráulica es sólo una parte de la especificación.; nuestro guía de selección de válvulas de tapón Cubre controles más amplios, como las condiciones de los fluidos., saltar al contenido, temperatura, requisitos de mantenimiento y operación.
Una secuencia de selección disciplinada es:
- Definir el flujo gobernante y la válvula admisible ΔP.
- Calcular el Cv preliminar requerido.
- Identificar la configuración candidata de válvula de tapón.
- Obtenga los datos nominales exactos.
- Verificar puerto, apertura, dirección, revisión de fluidos y documentos.
- Recalcular el ΔP preliminar de la válvula candidata.
- Revisión completa de la solicitud del fabricante.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es el Cv de una válvula de tapón??
No existe un Cv único para todas las válvulas de macho o para cada válvula de un tamaño nominal. Cv depende de la serie exacta, tamaño, geometría del puerto real, posición de apertura y, para algunos diseños, dirección del flujo. Utilice datos clasificados para la configuración especificada.
¿Cómo se calcula la caída de presión a través de una válvula de tapón??
Para detección preliminar de líquidos incompresibles en unidades habituales de EE. UU.:
Relación de caída de presión de la válvula: ΔP = SG × (q / Cv)2
q, CV, ΔP y SG deben utilizar una base compatible. El Cv debe pertenecer a la configuración exacta de la válvula., y la ecuación no reemplaza la corrección de viscosidad, Dimensionamiento de flujo compresible o revisión del fabricante..
¿Por qué dos válvulas de tapón del mismo tamaño pueden tener diferentes valores de Cv??
El tamaño nominal define la interfaz de la tubería., no la apertura interna. Diferentes válvulas de tapón pueden tener diferentes áreas de puerto, formas, transiciones, Alineaciones o geometría cuerpo-cavidad., lo que resulta en diferentes valores nominales de Cv.
¿Cuánto menor es la caída de presión en una válvula de tapón de paso completo que en un diseño de puerto reducido??
No existe un porcentaje universal.. La diferencia debe evaluarse al mismo caudal., condición del fluido, tamaño, Serie de productos y posición de apertura.. Compare los datos de Cv nominal o pérdida de carga para las configuraciones exactas de puerto completo y de puerto reducido en lugar de confiar en sus etiquetas..
¿Se puede utilizar un gráfico de Cv para cada diseño de válvula de tapón??
No. La tabla debe coincidir con la del fabricante., serie, tamaño, configuración del puerto, posición de apertura, sistema de coeficientes, base de prueba, dirección del flujo y revisión del documento actual.
¿Cv es lo mismo que Kv o el factor K de la válvula??
No. Cv y Kv son coeficientes de capacidad de flujo utilizados en diferentes sistemas unitarios.. K o ζ es un coeficiente de pérdida local adimensional basado en una carga de velocidad de referencia. Requieren relaciones de cálculo diferentes y no deben sustituirse directamente.
¿Se puede utilizar un Cv completamente abierto para una válvula de tapón parcialmente abierta??
No, a menos que el fabricante proporcione la curva de posición de apertura correspondiente.. Cv completamente abierto no establece un rendimiento de apertura parcial, y el posicionamiento ocasional no confirma la idoneidad para el servicio de regulación o modulación continua..
Conclusión
La caída de presión de la válvula de tapón está controlada por más que el tamaño nominal. Área portuaria real, forma de puerto, alineación del enchufe al cuerpo, transiciones internas, El caudal y las propiedades del fluido determinan cómo se acelera el fluido., Se separa y pierde energía a través de la válvula..
Cv proporciona un método práctico para relacionar la capacidad de flujo y la caída de presión., siempre que su papel se mantenga claro:
- El Cv requerido proviene de la condición del proyecto.;
- El Cv nominal proviene de la configuración exacta del producto.;
- El ΔP real instalado proviene de las condiciones reales de operación y medición..
Un cálculo de líquido completamente abierto puede detectar válvulas candidatas. La selección final aún requiere el gráfico específico de la serie correcto, geometría del puerto real, condición de apertura, dirección del flujo, base de prueba y revisión del documento actual.
Solicitud / Soporte de especificaciones
La válvula de tapón NTGD puede revisar los datos de proceso disponibles para comparar el Cv requerido calculado con el Cv nominal de la serie candidata exacta., confirmar el puerto o orificio real, y verifique si la caída de presión estimada de la válvula se ajusta a la asignación del proyecto..
Para solicitar una revisión específica de la serie utilizando los datos hidráulicos y de proceso disponibles, utilizar el Formulario de contacto de válvula de tapón NTGD.
Para esta revisión, Proporcionar la información de fase y fluido disponible., flujo normal y máximo, presión aguas arriba y aguas abajo, válvula permitida ΔP, temperatura, gravedad específica o densidad, viscosidad, condición de sólidos, tamaño de línea, configuración de puerto propuesta, servicio operativo y dirección del flujo.
La revisión tiene como objetivo identificar los datos faltantes y respaldar las especificaciones o la preparación de RFQ antes de que se confirme la configuración final de la válvula..