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Característica inerente e instalada da válvula: o papel da autoridade

A característica inerente é a vazão da válvula contra o curso com dP constante; instalada numa linha com bomba, a vazão passa a seguir q = 1 / sqrt(1 - N + N / f^2), em que N é a autoridade da válvula. Com autoridade baixa, a linear vira abertura rápida e a igual porcentagem fica quase linear.

Mude o curso, a característica e a autoridade. A mesma válvula se comporta diferente dependendo de quanto do ΔP fica com ela.

50 %
Característica
Autoridade N

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Três perguntas sobre esta lição. Errou? A explicação aparece na hora.

1. Com autoridade baixa, uma válvula linear instalada se comporta como…

2. Fechando a válvula numa linha com bomba, o ΔP nela…

3. Numa válvula igual-porcentagem, incrementos iguais de curso…

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Por que isso acontece

Setas comparam com a mesma válvula e o mesmo curso com a maior autoridade da lição (N = 0,50).

igual porcentagemN = 0,25 ▼bomba e tubulação roubam ΔP em vazão altainstalada se aproxima da linearganho em 50 % de curso ▲

Característica inerente

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

Cada passo igual de curso multiplica a vazão pelo mesmo fator. Pouca vazão no começo, muita no fim.

Autoridade da válvula

N = ΔPv,100 %, QmáxΔPv,Q=0
N = 0,25 · 0,98 bar em Q máx ÷ 3,91 bar com vazão nula

Numa linha com bomba, compara o ΔP que a válvula segura toda aberta na vazão máxima com o ΔP que ela seguraria com vazão nula (bomba no shutoff, sem perdas). Quanto menor, mais a bomba e a tubulação mandam na vazão.

Característica instalada

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

Com autoridade baixa, a igual porcentagem fica quase linear depois de instalada: o ganho fica mais uniforme ao longo do curso. É por isso que ela é a escolha comum em processos.

Capacidade (IEC 60534)

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

Na forma simplificada para líquido sem vaporização, Kv é a vazão de água em m³/h que passa com 1 bar de queda. A engine aplica a IEC 60534-2-1 completa (FR, FP e estrangulamento), com P1 e P2 reais da linha, para chegar ao Kv necessário.

Fórmulas em texto

Característica inerente
f(x) = R^(x - 1) (igual porcentagem); f(x) = x (linear)
f = capacidade relativa, fração do Kv máximo (-) · x = curso relativo, 0 a 1 (-) · R = rangeabilidade (50 na lição)
Autoridade da válvula
N = dPv_100 / dPv_0
dPv_100 = dP na válvula toda aberta na vazão máxima (bar) · dPv_0 = dP na válvula com vazão nula, bomba no shutoff (bar)
Característica instalada
q = 1 / sqrt(1 - N + N / f^2)
q = vazão relativa, fração da vazão máxima (-) · N = autoridade da válvula (-)
Coeficiente de vazão (IEC 60534, forma simplificada para líquido)
Kv = Q * sqrt((rho / rho0) / dP)
Kv = coeficiente de vazão (m3/h a 1 bar) · Q = vazão (m3/h) · rho / rho0 = densidade relativa à água (-) · dP = queda de pressão na válvula (bar)

Perguntas frequentes

Qual a diferença entre característica inerente e instalada?

A inerente é levantada pelo fabricante com dP constante na válvula. A instalada é a que aparece na linha real, onde a bomba e a tubulação ficam com parte do dP quando a vazão sobe, e por isso a curva é deformada pela autoridade.

Qual é uma boa autoridade de válvula de controle?

Uma regra prática comum é N entre 0,25 e 0,5. Abaixo disso a bomba e a tubulação mandam na vazão, a curva instalada se afasta da inerente e o ganho da malha fica irregular.

Quando usar válvula de igual porcentagem em vez de linear?

Em linhas de processo com bomba e autoridade baixa, onde a igual porcentagem instalada fica quase linear e mantém o ganho uniforme. A linear, na mesma linha, vira abertura rápida e deixa a malha nervosa em vazão baixa.

Como converter Kv em Cv?

Cv = 1,156 * Kv. O Kv é a vazão de água em m3/h com 1 bar de queda e o Cv é a vazão em galões americanos por minuto com 1 psi de queda.

O link abre a lição exatamente como está agora.