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la
característica
de la válvula es impor-
tante, pero lo es más aún la
capacidad
de
la válvula, que depende del
coeficiente de
válvula
.
Universalmente se emplea un coeficiente
de descarga, simbolizado C y la siguiente
v
definición:
Q (gpm) = C
v
√
Δ
p(psi)
G
G: densidad relativa al agua
Q: caudal en galones/minuto
es decir, que C es el caudal de agua en GPm,
v
cuando la presión diferencial es 1 lb/1n .
2
los fabricantes dan los C en función de
v
la apertura. Si bien la definición de C se
v
hace para líquidos, se mantiene para gases
y vapor, cada uno con su fórmula de cál-
culo. en unidades derivadas del Sistema
Internacional:
para líquidos fríos:
C = 41,7 Q
v
√
G
p
Δ
Q (dm /s);
3
Δ
p (kPa)
con líquidos calientes
que flashean y el
líquido se vaporiza parcialmente al expandir-
se se produce cavitación y la fórmula ante-
rior daría serios errores, más grandes cuanto
más cerca estemos del punto de ebullición.
Para solucionarlo se emplea dicha fórmula,
pero con una presión diferencial corregida
según la forma siguiente:
Δ
p
= K p (absoluta)
l
1
(Ver Tabla 1).
vapor en flujo crítico
, p /p < 0,55
2
1
en flujo crítico, que ocurre cuando la presión
aguas abajo es aproximadamente la mitad de
la que reina agua arriba, el orificio es la sec-
ción mínima y allí se llega a la velocidad del
sonido, que no se puede superar por razo-
nes termodinámicas, ya que se necesita un
perfil convergente - divergente para lograr
velocidades supersónicas. en esas condicio-
nes el caudal no cambia cuando se baja la
presión de descarga. el orificio está ahogado
y el caudal sólo depende de la presión aguas
arriba. el valor 0,55 del cociente de las
presiones para el flujo crítico, se denomina
relación crítica. Para más detalles, ver nues-
tro “manual técnico del vacío”, o cualquier
libro que trate sobre dinámica de gases, o
el manual de Perry, capítulo sobre mecánica
de fluidos.
C =
v
36,36
kw
p
1
w: caudal másico (galón/segundo)
p : presión absoluta (kPa)
1
k = 1 + 0,0013 (t -t )
1
s
t : temperatura de entrada del vapor
1
t : temperatura de saturación a la presión de
s
entrada, ºC
vapor en flujo subsónico
en este caso se aplican las ecuaciones de
cálculo de órganos deprimógenos: Toberas,
placas orificio, etc., con ciertas adaptaciones
C =
v
18,21
k w
;
√ Δ p 2
p
Δ
p y p (absoluta), kPa ;
2
w: caudal másico (galón/segundo)
k = 1 + 0,0013 (t -t )
1
s
Gases en flujo crítico
p /p < 0,55 (gas natural, vapor y triatómicos)
2
1
p /p < 0,53 (aire y biatómicos)
2
1
Corresponden los comentarios hechos ante-
riormente referentes a la velocidad del soni-
do del vapor.
C =
v
1,046
w
√
T
p
1
G
T: temperatura absoluta, K;
G: densidad relativa al aire;
w: caudal másico (galón/segundo)
Gases en flujo subsónico
p /p > 0,55 (gas natural, vapor y triatómicos)
2
1
p /p > 0,53 (aire y biatómicos)
2
1
C = 0,7027 w
v
√
T
p 2
Δ
p G
p : presión absoluta de descarga (kPa);
2
Δ
p: presión diferencial, (kPa);
T (K)
lo normal es calcular el C necesario con el
v
caudal normal y elegir una válvula que tenga
ese C cuando está abierta un 70 %. Habi-
v
tualmente, la válvula así calculada resulta un
punto menor que la cañería, por ejemplo, si
es ésta es de dN 50 (2") la válvula es dN
40 (1 1/2"). Un error frecuente es comprar
una de igual tamaño del caño, olvidando que
una válvula mayor que lo necesario dificulta
la acción de control.
otro error frecuente es tomar una presión
diferencial mucho menor que la disponible,
siguiendo la rutina de bajar las pérdidas de
carga. Como regla práctica, la presión dife-
rencial no debe ser menor al 50 % de la dis-
ponible. Si es pequeña, se produce una defor-
mación de la curva característica y en el caso
extremo, trabaja con un comportamiento cer-
cano al de una válvula de dos posiciones, que
pasa bruscamente de mucho caudal a casi
nada. Cuando la diferencial es muy chica, el
caño asume, en gran parte, el control del cau-
dal y se desvirtúa la acción de control.
la gran mayoría de las válvulas de control
son neumáticas, por una serie de ventajas
sobre las actuadas eléctricamente. el dia-
fragma es grande y agrega una capacidad
(capacitancia) al lazo, lo que crea un retardo,
lo que le da suavidad a la acción de con-
trol. el controlador, en las plantas actua-
les, es electrónico y a la válvula llega una
señal eléctrica, que varía entre 4 y 20 mA
de corriente continua. el diafragma trabaja
entre 3 y 15 psig. Para convertir variaciones
de corriente en variaciones de presión, se
necesita un transductor electro-neumático.
Además, el diferencial p en el obturador,
Δ
por su área, da una fuerza que se opone a la
que genera el diafragma, que altera la aper-
tura de la válvula, o sea, el C .
v
A&G 116
• Tomo XXIX • Vol. 3 • (2019)
364
· No T AS de I NG e NI e RÍA Q UÍ m ICA ·
Tabla 1. Valores del coeficiente de corrección K para diferentes valores de la diferencia t - t
L
1
s
t - t
1
s
0
5,6
11
22
33
56
89
110
K
L
0,07
0,15
0,22
0,35
0,48
0,63
0,73
0,75
t : Temperatura del líquido, ºC
1
t : Temperatura de saturación, ºC
s
característica
de la válvula es impor-
tante, pero lo es más aún la
capacidad
de
la válvula, que depende del
coeficiente de
válvula
.
Universalmente se emplea un coeficiente
de descarga, simbolizado C y la siguiente
v
definición:
Q (gpm) = C
v
√
Δ
p(psi)
G
G: densidad relativa al agua
Q: caudal en galones/minuto
es decir, que C es el caudal de agua en GPm,
v
cuando la presión diferencial es 1 lb/1n .
2
los fabricantes dan los C en función de
v
la apertura. Si bien la definición de C se
v
hace para líquidos, se mantiene para gases
y vapor, cada uno con su fórmula de cál-
culo. en unidades derivadas del Sistema
Internacional:
para líquidos fríos:
C = 41,7 Q
v
√
G
p
Δ
Q (dm /s);
3
Δ
p (kPa)
con líquidos calientes
que flashean y el
líquido se vaporiza parcialmente al expandir-
se se produce cavitación y la fórmula ante-
rior daría serios errores, más grandes cuanto
más cerca estemos del punto de ebullición.
Para solucionarlo se emplea dicha fórmula,
pero con una presión diferencial corregida
según la forma siguiente:
Δ
p
= K p (absoluta)
l
1
(Ver Tabla 1).
vapor en flujo crítico
, p /p < 0,55
2
1
en flujo crítico, que ocurre cuando la presión
aguas abajo es aproximadamente la mitad de
la que reina agua arriba, el orificio es la sec-
ción mínima y allí se llega a la velocidad del
sonido, que no se puede superar por razo-
nes termodinámicas, ya que se necesita un
perfil convergente - divergente para lograr
velocidades supersónicas. en esas condicio-
nes el caudal no cambia cuando se baja la
presión de descarga. el orificio está ahogado
y el caudal sólo depende de la presión aguas
arriba. el valor 0,55 del cociente de las
presiones para el flujo crítico, se denomina
relación crítica. Para más detalles, ver nues-
tro “manual técnico del vacío”, o cualquier
libro que trate sobre dinámica de gases, o
el manual de Perry, capítulo sobre mecánica
de fluidos.
C =
v
36,36
kw
p
1
w: caudal másico (galón/segundo)
p : presión absoluta (kPa)
1
k = 1 + 0,0013 (t -t )
1
s
t : temperatura de entrada del vapor
1
t : temperatura de saturación a la presión de
s
entrada, ºC
vapor en flujo subsónico
en este caso se aplican las ecuaciones de
cálculo de órganos deprimógenos: Toberas,
placas orificio, etc., con ciertas adaptaciones
C =
v
18,21
k w
;
√ Δ p 2
p
Δ
p y p (absoluta), kPa ;
2
w: caudal másico (galón/segundo)
k = 1 + 0,0013 (t -t )
1
s
Gases en flujo crítico
p /p < 0,55 (gas natural, vapor y triatómicos)
2
1
p /p < 0,53 (aire y biatómicos)
2
1
Corresponden los comentarios hechos ante-
riormente referentes a la velocidad del soni-
do del vapor.
C =
v
1,046
w
√
T
p
1
G
T: temperatura absoluta, K;
G: densidad relativa al aire;
w: caudal másico (galón/segundo)
Gases en flujo subsónico
p /p > 0,55 (gas natural, vapor y triatómicos)
2
1
p /p > 0,53 (aire y biatómicos)
2
1
C = 0,7027 w
v
√
T
p 2
Δ
p G
p : presión absoluta de descarga (kPa);
2
Δ
p: presión diferencial, (kPa);
T (K)
lo normal es calcular el C necesario con el
v
caudal normal y elegir una válvula que tenga
ese C cuando está abierta un 70 %. Habi-
v
tualmente, la válvula así calculada resulta un
punto menor que la cañería, por ejemplo, si
es ésta es de dN 50 (2") la válvula es dN
40 (1 1/2"). Un error frecuente es comprar
una de igual tamaño del caño, olvidando que
una válvula mayor que lo necesario dificulta
la acción de control.
otro error frecuente es tomar una presión
diferencial mucho menor que la disponible,
siguiendo la rutina de bajar las pérdidas de
carga. Como regla práctica, la presión dife-
rencial no debe ser menor al 50 % de la dis-
ponible. Si es pequeña, se produce una defor-
mación de la curva característica y en el caso
extremo, trabaja con un comportamiento cer-
cano al de una válvula de dos posiciones, que
pasa bruscamente de mucho caudal a casi
nada. Cuando la diferencial es muy chica, el
caño asume, en gran parte, el control del cau-
dal y se desvirtúa la acción de control.
la gran mayoría de las válvulas de control
son neumáticas, por una serie de ventajas
sobre las actuadas eléctricamente. el dia-
fragma es grande y agrega una capacidad
(capacitancia) al lazo, lo que crea un retardo,
lo que le da suavidad a la acción de con-
trol. el controlador, en las plantas actua-
les, es electrónico y a la válvula llega una
señal eléctrica, que varía entre 4 y 20 mA
de corriente continua. el diafragma trabaja
entre 3 y 15 psig. Para convertir variaciones
de corriente en variaciones de presión, se
necesita un transductor electro-neumático.
Además, el diferencial p en el obturador,
Δ
por su área, da una fuerza que se opone a la
que genera el diafragma, que altera la aper-
tura de la válvula, o sea, el C .
v
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· No T AS de I NG e NI e RÍA Q UÍ m ICA ·
Tabla 1. Valores del coeficiente de corrección K para diferentes valores de la diferencia t - t
L
1
s
t - t
1
s
0
5,6
11
22
33
56
89
110
K
L
0,07
0,15
0,22
0,35
0,48
0,63
0,73
0,75
t : Temperatura del líquido, ºC
1
t : Temperatura de saturación, ºC
s
