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Característica inherente e instalada: la autoridad de la válvula

La característica inherente es el caudal de la válvula contra la carrera con dP constante; instalada en una línea con bomba, el caudal sigue q = 1 / sqrt(1 - N + N / f^2), donde N es la autoridad de la válvula. Con autoridad baja, la lineal se vuelve de apertura rápida y la isoporcentual queda casi lineal.

Cambia la carrera, la característica y la autoridad. La misma válvula se comporta distinto según cuánto del ΔP queda en ella.

50 %
Característica
Autoridad N

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1. La característica instalada difiere de la inherente porque…

2. En una válvula isoporcentual, incrementos iguales de carrera…

3. Con autoridad baja, una válvula lineal instalada se comporta como…

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Por qué sucede

Las flechas comparan con la misma válvula y carrera con la mayor autoridad de la lección (N = 0,50).

isoporcentualN = 0,25 ▼bomba y tubería roban ΔP a caudal altola instalada se acerca a la linealganancia al 50 % de carrera ▲

Característica inherente

f(x) = R(x − 1) R = 50
x = 50 % → f = 14,2 % del Kv máximo

Cada paso igual de carrera multiplica el caudal por el mismo factor. Poco caudal al principio, mucho al final.

Autoridad de la válvula

N = ΔPv,100 %, QmáxΔPv,Q=0
N = 0,25 · 0,98 bar al caudal máximo ÷ 3,91 bar con caudal nulo

En una línea con bomba, compara el ΔP que la válvula retiene totalmente abierta al caudal máximo con el que retendría con caudal nulo (bomba en shut-off, sin pérdidas). Cuanto menor, más mandan la bomba y la tubería en el caudal.

Característica instalada

q▲ = 1√(1 − N + Nf2)
q = 27,5 % · ganancia 1,02

Con autoridad baja, la isoporcentual queda casi lineal una vez instalada: la ganancia es más uniforme a lo largo de la carrera. Por eso es la elección habitual en procesos.

Capacidad (IEC 60534)

Kv = Q · √ρ/ρ0ΔP
13,8 m³/h · ΔP = 3,66 bar → Kv = 7,2

En la forma simplificada para líquidos sin vaporización, Kv es el caudal de agua en m³/h que pasa con 1 bar de caída. El motor aplica la IEC 60534-2-1 completa (FR, FP y estrangulamiento), con P1 y P2 reales de la línea, para llegar al Kv necesario.

Fórmulas en texto

Característica inherente
f(x) = R^(x - 1) (isoporcentual); f(x) = x (lineal)
f = capacidad relativa, fracción del Kv máximo (-) · x = carrera relativa, 0 a 1 (-) · R = rangeabilidad (50 en la lección)
Autoridad de la válvula
N = dPv_100 / dPv_0
dPv_100 = dP en la válvula totalmente abierta al caudal máximo (bar) · dPv_0 = dP en la válvula con caudal nulo, bomba en shut-off (bar)
Característica instalada
q = 1 / sqrt(1 - N + N / f^2)
q = caudal relativo, fracción del caudal máximo (-) · N = autoridad de la válvula (-)
Coeficiente de caudal (IEC 60534, forma simplificada para líquido)
Kv = Q * sqrt((rho / rho0) / dP)
Kv = coeficiente de caudal (m3/h a 1 bar) · Q = caudal (m3/h) · rho / rho0 = densidad relativa al agua (-) · dP = caída de presión en la válvula (bar)

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre característica inherente e instalada?

La inherente la mide el fabricante con dP constante en la válvula. La instalada es la que aparece en la línea real, donde la bomba y la tubería se quedan con parte del dP al subir el caudal, así que la curva se deforma según la autoridad.

¿Cuál es una buena autoridad de válvula de control?

Una regla práctica habitual es N entre 0,25 y 0,5. Por debajo, la bomba y la tubería mandan en el caudal, la curva instalada se aleja de la inherente y la ganancia del lazo se vuelve irregular.

¿Cuándo elegir una válvula isoporcentual en lugar de lineal?

En líneas de proceso con bomba y autoridad baja, donde la isoporcentual instalada queda casi lineal y mantiene la ganancia uniforme. La lineal, en la misma línea, se comporta como de apertura rápida y vuelve nervioso el lazo a caudal bajo.

¿Cómo convertir Kv a Cv?

Cv = 1,156 * Kv. El Kv es el caudal de agua en m3/h con 1 bar de caída y el Cv es el caudal en galones estadounidenses por minuto con 1 psi de caída.

El enlace abre la lección exactamente como está ahora.