Coeficiente de flujo

Medida de la eficiencia de un dispositivo para permitir el flujo de fluido.

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 capacidad de flujo nominal de la válvula) se puede expresar como

$${\displaystyle C_{\text{v}}=Q{\sqrt {\frac {\text{SG}}{\Delta P}}},}$$

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 (16 °C) que fluirá por minuto a través de una válvula con una caída de presión de 1 psi (6,9 kPa) a través del 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 a ecuaciones que modelan el flujo de líquidos, gases y vapor utilizando el coeficiente de descarga .

Para el flujo de gas en un sistema neumático, se puede utilizar el C _v ^{para el mismo conjunto con una ecuación más compleja. [1] [2]} Se deben utilizar presiones absolutas (psia) para el 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 absoluta de entrada, 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 ) se calcula utilizando unidades métricas:

$${\displaystyle K_{\text{v}}=Q{\sqrt {\frac {\text{SG}}{\Delta P}}},}$$

donde ^[3]

K _v es el factor de flujo (expresado en m ³ /h),

Q es el caudal (expresado en m ³ /h),

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 usando la ecuación ^[4]

$${\displaystyle C_{\text{v}}=1.156\cdot K_{\text{v}}.}$$

El factor k _v , o valor como también se le llama, se define en VDI/VDE Richtlinien n.º 2173. ^[5] Una versión simplificada de la definición es: El factor k _v de una válvula indica "El caudal de agua en m ³ /h , ante una caída de presión a través de la válvula de1 kgf/cm ² cuando la válvula está completamente abierta. La definición completa también dice que el medio de flujo debe tener una densidad de1000 kg/m ³ y una viscosidad cinemática de10 ⁻⁶  m ² /s , por ejemplo, agua. ^{[ aclarar ]}

Referencias

1. "Dimensionamiento de válvulas" (PDF) . Boletín Técnico. Swagelok . Consultado el 21 de abril de 2020 .
2. "Calculadora de CV". Generante . Consultado el 21 de abril de 2020 .
3. Boysen, Herman. "kV: ¿qué, por qué, cómo, de dónde?" (PDF) . Documento técnico. Danfoss . Consultado el 21 de abril de 2020 .
4. "Tamaño de la válvula de control". Manual de válvulas de control (PDF) (5ª ed.). Emerson Eléctrico . Septiembre de 2019 . Consultado el 26 de febrero de 2022 .
5. Strömungstechnische Kenngrößen von Stellventilen und deren Bestimmung [ Cantidades características fluidas de las válvulas de control y su determinación ] (PDF) (Estándar). VDI , VDE . Septiembre de 2007. 2173 . Consultado el 17 de abril de 2020 .

Ver también

• Coeficiente de descarga