El coeficiente de flujo de un dispositivo es una medida relativa de su eficiencia para permitir el flujo de fluido . Describe la relación entre la caída de presión a través de una válvula de orificio u otro conjunto y el caudal correspondiente .
Matemáticamente, el coeficiente de flujo C v (o el índice de capacidad de flujo de la válvula) se puede expresar como:
dónde:
- Q es la tasa de flujo (expresada en galones estadounidenses por minuto),
- SG es la gravedad específica del fluido (para agua = 1),
- Δ P es la caída de presión a través de la válvula (expresada en psi).
En términos más prácticos, el coeficiente de flujo C v es el volumen (en galones estadounidenses) de agua a 60 ° F que fluirá por minuto a través de una válvula con una caída de presión de 1 psi a través de la válvula.
El uso del coeficiente de flujo ofrece un método estándar para comparar capacidades de válvulas y dimensionar válvulas para aplicaciones específicas que es ampliamente aceptado por la industria. La definición general del coeficiente de flujo se puede ampliar en ecuaciones que modelen el flujo de líquidos, gases y vapor utilizando el coeficiente de descarga .
Para el flujo de gas en un sistema neumático, el C v para el mismo conjunto se puede usar con una ecuación más compleja. [1] [2] Se deben usar presiones absolutas (psia) para gas en lugar de simplemente presión diferencial.
Para el flujo de aire a temperatura ambiente, cuando la presión de salida es inferior a la mitad de la presión absoluta de entrada, el flujo se vuelve bastante simple (aunque alcanza la velocidad sónica internamente). Con C v = 1.0 y una presión de entrada de 200 psia, el flujo es de 100 pies cúbicos estándar por minuto (scfm). El flujo es proporcional a la presión de entrada absoluta, por lo que el flujo en scfm sería igual al coeficiente de flujo C v si la presión de entrada se redujera a 2 psia y la salida se conectara a un vacío con menos de 1 psi de presión absoluta (1.0 scfm cuando C v = 1,0, entrada de 2 psia).
Factor de flujo
El factor de flujo equivalente métrico ( K v ; comúnmente utilizado en cualquier otro lugar del mundo con la excepción de los Estados Unidos) se calcula usando unidades métricas:
- K v es el factor de flujo (expresado en ).
- Q es el caudal (expresado en metros cúbicos por hora [ ]),
- SG es la gravedad específica del fluido (para agua = 1),
- ∆ P es la presión diferencial a través del dispositivo (expresada en [bar]).
K v se puede calcular a partir de C v utilizando la ecuación: [5]
El factor o valor k v , como también se le llama, se define en VDI / VDE Richtlinien No. 2173. [6] Una versión simplificada de la definición es: El factor k v de una válvula indica "El flujo de agua en m 3 / h , a una caída de presión a través de la válvula de 1 kgf / cm 2 cuando la válvula está completamente abierta. La definición completa también dice que el medio de flujo debe tener una gravedad específica de 1000 kg / m 3 y una viscosidad cinemática de 10 −6 m 2 / seg agua [ aclarar ]
Referencias
- ^ "Boletín técnico de dimensionamiento de válvulas" (PDF) . Swagelok . TVM Swagelok Company . Consultado el 21 de abril de 2020 .
- ^ " Calculadora C v " . Generadora Inc . Consultado el 21 de abril de 2020 .
- ^ [1]
- ^ Boysen, Herman. "k v : ¿qué, por qué, cómo, de dónde?" (PDF) . NONOPDF.com . Danfoss . Consultado el 21 de abril de 2020 .
- ^ "Manual de válvulas de control, tercera edición" (PDF) . Procesamiento químico - PutmanMedia . Fisher Controls International, Inc. (consulte el Capítulo 5) . Consultado el 21 de abril de 2020 .
- ^ "Cantidades características fluídicas de las válvulas de control y su determinación" (PDF) . VDI, Asociación de Ingenieros Alemanes . Consultado el 17 de abril de 2020 .