Qual é o coeficiente de fluxo?
O coeficiente de vazão, conhecido como Cv (padrão EUA/UE), Kv (padrão internacional) ou valor C, é um parâmetro técnico crítico que define a capacidade de vazão de válvulas industriais, como válvulas de controle e reguladores.
Definindo o valor de Cv
O coeficiente de vazão (Cv) da válvula indica a capacidade da válvula de permitir a passagem de fluido sob condições específicas. Ele quantifica a vazão volumétrica de líquido ou gás através de uma válvula para uma dada queda de pressão. Valores de Cv mais altos indicam maior capacidade de vazão.
O que é Cv (Valor de Capacidade)?
O valor Cv (Capacidade) da válvula mede a capacidade de fluxo e é calculado sob condições de teste padronizadas:
• Válvula totalmente aberta
• Queda de pressão (ΔP) de 1 psi através da válvula
• Fluido: Água a 60°F (15,5°C)
• Vazão: galões americanos por minuto (GPM)
Abertura da válvula versus valor Cv
Cv/Kv e abertura da válvula (%) são conceitos distintos:
• Definição de Kv (Norma Chinesa):Vazão em m³/h quando ΔP = 100 kPa, densidade do fluido = 1 g/cm³ (água à temperatura ambiente).
*Exemplo:Kv=50 significa vazão de 50 m³/h a 100 kPa ΔP.*
• Percentagem de abertura:Posição do obturador/disco da válvula (0% = fechado, 100% = totalmente aberto).
Cálculo de CV e principais aplicações
O coeficiente de variação (Cv) é influenciado pelo projeto da válvula, tamanho, material, regime de fluxo e propriedades do fluido (temperatura, pressão, viscosidade).
A fórmula principal é:
Cv = Q / (√ΔP × √ρ)
Onde:
• Q= Vazão volumétrica
•ΔP= Diferencial de pressão
•ρ= Densidade do fluido
Conversão: Cv = 1,167 Kv
Papel na seleção e projeto de válvulas
O coeficiente de variação (Cv) impacta diretamente a eficiência do sistema de controle de fluidos:
•Determina o tamanho e o tipo de válvula ideais para as vazões desejadas.
•Garante a estabilidade do sistema (por exemplo, evita o ciclo intermitente da bomba no abastecimento de água do edifício).
•Fundamental para a otimização energética.
Variações de Cv entre os tipos de válvulas
A capacidade de vazão varia conforme o projeto da válvula (dados obtidos deNormas ASME/API/ISO):
| Tipo de válvula | Principais características | Exemplo de CV (Padrão FCI) |
|---|---|---|
Válvula de gaveta | Cv médio (DN100 ≈ 400); regulação deficiente; evitar abertura <30% (risco de turbulência conforme ASME B16.34) | DN50: ~120 |
Válvula de esfera | Alto Cv (válvulas de gaveta 1,8×); controle de fluxo linear; API 6D recomendado para dutos. | DN80 V-ball: ≈375 |
Válvula borboleta | Custo-benefício para grandes dimensões; precisão de ±5% (triplo offset); ganho de fluxo limitado >70% de abertura | Wafer DN150: ~2000 |
Válvula globo | Alta resistência (Cv ≈ 1/3 das válvulas de esfera); controle preciso (uso médico/laboratorial) | DN50: ~40 |
Parâmetros do fluxo principal e fatores de influência
O desempenho das válvulas é definido por três parâmetros (de acordo com o Fluid Controls Institute):
1. Valor de Cv:Vazão em GPM a 1 psi de ΔP (ex.: válvula de esfera DN50 ≈ 210 vs. válvula de gaveta ≈ 120).
2. Coeficiente de resistência ao fluxo (ξ):
•Válvula borboleta: ξ = 0,2–0,6
•Válvula globo: ξ = 3–5
Diretrizes de Seleção e Considerações Críticas
Correção de viscosidade:
Aplique multiplicadores ao Cv (ex.: petróleo bruto: 0,7–0,9 conforme ISO 5208).
Válvulas inteligentes:
Otimização de Cv em tempo real (ex.: posicionador Emerson DVC6200).
Sistemas de teste de coeficiente de fluxo
Os testes exigem condições controladas devido à sensibilidade das medições:
•Configuração (conforme Fig. 1):
Medidor de vazão, termômetro, válvulas de estrangulamento, válvula de teste, medidor de ΔP.
1. Medidor de vazão 2. Termômetro 3. Válvula de estrangulamento a montante 4 e 7. Orifícios para tomada de pressão 5. Válvula de teste 6. Dispositivo de medição de pressão diferencial 8. Válvula de estrangulamento a jusante
4. A distância entre o furo de tomada de pressão e a válvula é 2 vezes o diâmetro do tubo.
7. A distância entre o furo de tomada de pressão e a válvula é 6 vezes o diâmetro do tubo.
•Controles principais:
- A válvula a montante regula a pressão de entrada.
- A válvula a jusante mantém a pressão estável (tamanho nominal > válvula de teste para garantir que ocorra fluxo bloqueado).inválvula de teste).
•Padrões:
JB/T 5296-91 (China) vs. BS EN1267-1999 (UE).
•Fatores críticos:
Localização da tomada de pressão, configuração da tubulação, número de Reynolds (líquidos), número de Mach (gases).
Limitações e soluções para testes:
•Os sistemas atuais testam válvulas com diâmetro nominal (DN) ≤600.
•Válvulas maiores:Utilize testes de fluxo de ar (não detalhados aqui).
Impacto do Número de Reynolds: Dados experimentais confirmam que o número de Reynolds afeta significativamente os resultados dos testes.
Principais conclusões
•Cv/Kv define a capacidade de fluxo da válvula em condições padronizadas.
•O tipo de válvula, o tamanho e as propriedades do fluido influenciam criticamente o Cv.
•Os testes exigem estrita observância dos protocolos (JB/T 5296-91/BS EN1267) para garantir a precisão.
•Correções se aplicam à viscosidade, temperatura e pressão.
(Todos os dados foram obtidos das normas ASME/API/ISO e de documentos técnicos de fabricantes de válvulas.)
Data da publicação: 06/01/2025