¿Qué es el coeficiente de flujo?
El coeficiente de flujo, conocido como Cv (estándar de EE. UU./UE), Kv (estándar internacional) o valor C, es un parámetro técnico crítico que define la capacidad de flujo de válvulas industriales como válvulas de control y reguladores.
Definición del valor CV
El Cv de la válvula representa el coeficiente de flujo que indica la capacidad de una válvula para pasar fluido en condiciones específicas. Cuantifica el caudal volumétrico de líquido o gas a través de una válvula con una caída de presión dada. Valores altos de Cv indican una mayor capacidad de flujo.
¿Qué es el CV (valor de capacidad)?
El valor de capacidad (Cv) de la válvula mide la capacidad de flujo y se calcula en condiciones de prueba estandarizadas:
• Válvula completamente abierta
• Caída de presión (ΔP) de 1 psi a través de la válvula
• Fluido: Agua a 60°F (15,5°C)
• Caudal: galones estadounidenses por minuto (GPM)
Apertura de la válvula vs. Valor Cv
Cv/Kv y apertura de válvula (%) son conceptos distintos:
• Definición de Kv (estándar de China):Caudal en m³/h cuando ΔP = 100 kPa, densidad del fluido = 1 g/cm³ (agua a temperatura ambiente).
*Ejemplo:Kv=50 significa un caudal de 50 m³/h a 100 kPa ΔP.*
• Porcentaje de apertura:Posición del tapón/disco de la válvula (0% = cerrado, 100% = completamente abierto).
Cálculo del CV y aplicaciones clave
El Cv está influenciado por el diseño de la válvula, el tamaño, el material, el régimen de flujo y las propiedades del fluido (temperatura, presión, viscosidad).
La fórmula principal es:
Cv = Q / (√ΔP × √ρ)
Dónde:
• Q= Caudal volumétrico
•ΔP= Diferencial de presión
•ρ= Densidad del fluido
Conversión: Cv = 1,167 Kv
Papel en la selección y diseño de válvulas
El CV impacta directamente en la eficiencia del sistema de control de fluidos:
•Determina el tamaño y tipo de válvula óptimos para los caudales objetivo
•Garantiza la estabilidad del sistema (por ejemplo, evita el ciclo de las bombas en el suministro de agua del edificio)
•Crítico para la optimización energética
Variaciones de CV según el tipo de válvula
La capacidad de flujo varía según el diseño de la válvula (datos obtenidos deNormas ASME/API/ISO):
| Tipo de válvula | Características clave | Ejemplo de CV (estándar FCI) |
|---|---|---|
Válvula de compuerta | Cv medio (DN100 ≈ 400); regulación deficiente; evitar apertura <30% (riesgo de turbulencia según ASME B16.34) | DN50: ~120 |
Válvula de bola | Alto CV (válvulas de compuerta de 1,8×); control de flujo lineal; API 6D recomendado para tuberías | Bola en V DN80: ≈375 |
Válvula de mariposa | Rentable para tamaños grandes; precisión de ±5 % (triple desplazamiento); ganancia de flujo limitada >70 % abierto | Oblea DN150: ~2000 |
Válvula de globo | Alta resistencia (Cv ≈ 1/3 de las válvulas de bola); control preciso (uso médico/de laboratorio) | DN50: ~40 |
Parámetros de flujo central y factores influyentes
El rendimiento de la válvula se define mediante tres parámetros (según el Fluid Controls Institute):
1. Valor del CV:Flujo GPM a 1 psi ΔP (por ejemplo, válvula de bola DN50 ≈ 210 frente a válvula de compuerta ≈ 120).
2. Coeficiente de resistencia al flujo (ξ):
•Válvula de mariposa: ξ = 0,2–0,6
•Válvula de globo: ξ = 3–5
Pautas de selección y consideraciones críticas
Corrección de viscosidad:
Aplicar multiplicadores a Cv (por ejemplo, petróleo crudo: 0,7–0,9 según ISO 5208).
Válvulas inteligentes:
Optimización de Cv en tiempo real (por ejemplo, posicionador Emerson DVC6200).
Sistemas de prueba de coeficiente de flujo
Las pruebas requieren condiciones controladas debido a la sensibilidad de la medición:
•Configuración (según la figura 1):
Medidor de caudal, termómetro, válvulas de estrangulamiento, válvula de prueba, manómetro ΔP.
1. Medidor de flujo 2. Termómetro 3. Válvula de mariposa aguas arriba 4 y 7. Orificios de toma de presión 5. Válvula de prueba 6. Dispositivo de medición de diferencial de presión 8. Válvula de mariposa aguas abajo
4. La distancia entre el orificio de toma de presión y la válvula es 2 veces el diámetro de la tubería.
7. La distancia entre el orificio de toma de presión y la válvula es 6 veces el diámetro de la tubería.
•Controles clave:
- La válvula ascendente regula la presión de entrada.
- La válvula aguas abajo mantiene una presión estable (tamaño nominal > válvula de prueba para garantizar que se produzca un flujo estrangulado)inválvula de prueba).
•Normas:
JB/T 5296-91 (China) frente a BS EN1267-1999 (UE).
•Factores críticos:
Ubicación del grifo, configuración de tuberías, número de Reynolds (líquidos), número de Mach (gases).
Limitaciones de las pruebas y soluciones:
•Válvulas de prueba de sistemas actuales ≤DN600.
•Válvulas más grandes:Utilice pruebas de flujo de aire (no detalladas aquí).
Impacto del número de Reynolds: los datos experimentales confirman que el número de Reynolds afecta significativamente los resultados de las pruebas.
Conclusiones clave
•Cv/Kv define la capacidad de flujo de la válvula en condiciones estandarizadas.
•El tipo de válvula, el tamaño y las propiedades del fluido tienen un impacto crítico en el Cv.
•Las pruebas requieren un estricto cumplimiento de los protocolos (JB/T 5296-91/BS EN1267) para garantizar la precisión.
•Se aplican correcciones de viscosidad, temperatura y presión.
(Todos los datos provienen de normas ASME/API/ISO y documentos técnicos de fabricantes de válvulas).
Hora de publicación: 06-ene-2025