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Cálculo de Cv de válvula de controle passo a passo: Kv, estrangulamento e abertura
Para líquido turbulento, sem estrangulamento e com válvula do diâmetro da linha, a IEC 60534 se reduz a Kv = Q * sqrt(G / dP), e Cv = 1.156 * Kv. No exemplo, 50 m3/h com 1,2 bar pedem Kv 45,6 e 15 m3/h com 2,7 bar pedem Kv 9,1; uma válvula igual-porcentagem de Kv 100 trabalha entre 38,8 % e 79,9 % de abertura.
Uma válvula de controle numa linha bombeada de água precisa passar de 15 a 50 m³/h. Com as pressões que o processo dá em cada condição, vamos achar o Kv necessário, conferir se há estrangulamento, escolher o Kv nominal e ver em que abertura a válvula vai trabalhar.
- Passo 1 de 8
Dados de processo
Dimensiona-se sempre em pelo menos duas condições: vazão máxima e mínima, cada uma com as pressões reais a montante e a jusante. Na mínima a bomba sobe na curva e a válvula segura mais ΔP.
Qmáx = 50 m³/h · P1 = 6,0 · P2 = 4,8 bar(g)
Qmín = 15 m³/h · P1 = 6,8 · P2 = 4,1 bar(g)
Fórmulas em texto
- Kv necessário (líquido, IEC 60534 simplificada)
Kv = Q * sqrt(G / dP) ; Cv = 1.156 * Kv- Kv = coeficiente de vazão (m3/h com 1 bar de queda) · Cv = coeficiente de vazão (gpm americano com 1 psi de queda) · Q = vazão (m3/h) · G = densidade relativa à água (-) · dP = P1 - P2 na válvula (bar)
- Limite de estrangulamento
dP_crit = FL^2 * (P1 - FF * Pv), FF = 0.96 - 0.28 * sqrt(Pv / Pc)- FL = fator de recuperação de pressão do líquido (-) · FF = fator de razão de pressão crítica do líquido (-) · P1 = pressão absoluta a montante (bar a) · Pv = pressão de vapor (bar a) · Pc = pressão crítica do líquido (bar a) · se dP >= dP_crit, dimensiona-se com dP_crit
- Característica igual-porcentagem
Kv(x) = Kv100 * R^(x - 1)- x = curso da válvula (fração de 0 a 1) · Kv100 = Kv nominal com a válvula toda aberta · R = rangeabilidade (50 no exemplo)
- Abertura para um Kv necessário
x = 1 + ln(Kv / Kv100) / ln(R)- meta: cerca de 20 % <= x <= 90 % em Qmín e Qmáx
Perguntas frequentes
Como converter Kv em Cv?
Cv = 1,156 * Kv, e Kv = 0,865 * Cv. Kv é a vazão de água em m3/h com 1 bar de queda; Cv é a vazão em galões americanos por minuto com 1 psi de queda.
O que é estrangulamento (choked flow) numa válvula de controle?
Quando a pressão na vena contracta cai até a pressão de vapor, o líquido vaporiza e a vazão deixa de crescer com o dP. A IEC 60534 dá o limite dP_crit = FL^2 * (P1 - FF * Pv); no exemplo o dP fica bem abaixo dele nas duas condições.
Em que abertura uma válvula de controle deve trabalhar?
Uma regra usual é ficar entre cerca de 20 % e 90 % de curso, da vazão mínima à máxima. Perto de fechada ela fica instável e sofre erosão; toda aberta, perde a autoridade para aumentar a vazão.
Por que dimensionar a válvula em duas condições?
O dP disponível muda com a vazão: na mínima a bomba sobe na curva e a válvula segura mais queda. Conferir Qmáx e Qmín com as pressões reais garante que o Kv escolhido controla nas duas pontas.