Elementos finales de control - La vlvula de control acta...

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Unformatted text preview: La vlvula de control acta como una resistencia variable en la lnea de proceso; mediante el cambio de su apertura se modifica la resistencia al flujo C v y el flujo mismo f . 1.1 Coeficiente de flujo, Cv de una vlvula de control y su dimensionado En 1944 Masoneilan International Inc. introdujo el concepto de Coeficiente de flujo o Factor de capacidad de una vlvula Cv . El Cv se define como el flujo en galones por minuto (gpm) de agua que fluye a travs de la vlvula con una cada de presin ( P v ) de 1psi. As por ejemplo, si se tiene un Cv = 30, significa que fluyen 30 gpm de agua a travs de la vlvula con un P v = 1psi. El coeficiente de flujo se utiliza para el dimensionamiento de la vlvula de control. Una vez el ingeniero calcula el Cv mximo requerido ( Cv max ) y determina el tipo de vlvula a usar, se puede obtener el tamao de la vlvula con base en los catlogos de los fabricantes. 1.1.1 Calculo de Cv La mejor manera de proceder para calcular el Cv es elegir el fabricante y utilizar las ecuaciones recomendadas por ste. Para lquidos incompresibles la ecuacin es la misma para todos los fabricantes: 2 v H O P f Cv = despejando Cv: 2 H O v Cv f P = donde: f : flujo a travs de la vlvula (gpm) P v : caida de presin a travs de la vlvula (psi) : densidad del lquido H2O : densidad del agua a 60 F Existen consideraciones adicionales, tales como correcciones por viscosidad, evaporacin instantnea y cavitacin que pueden consultarse en algunos libros, como ( Smith and Corripio , 1997). Para fluidos compresibles las ecuaciones para calcular Cv varan de un fabricante a otro. La diferencia principal en las ecuaciones surge a raz del modo en que se considera el fenmeno de flujo crtico. El flujo crtico es la condicin que se presenta cuando el flujo no es funcin de la raz cuadrada de la cada de presin en la seccin de la vlvula, sino nicamente de la presin de entrada. A continuacin se presentan las ecuaciones utilizadas por Masoneilan: ( 29 3 1 836 0.148 gas steam f P f CvC y y GT- =- despejando Cv : 3 1 836 ( 0.148 ) gas steam f f GT Cv C P y y- =- donde: f gas-steam : flujo volumtrico de gas o vapor en scfh G : gravedad especfica del gas a 14.7 psia y 60F (para el aire = 1) C f : factor de flujo crtico, que vara de 0.6 a 0.95 T : temperatura en R P 1 : presin de entrada a la vlvula en psia. y : este trmino se usa para expresar la compresibilidad del fluido. Se calcula as: 1 1.63 v f P y C P = 1.1.2 Seleccin de P v Es evidente que para el clculo de Cv se requiere conocer P v . Un P v alto genera prdidas energticas, debido a que la presin debe ser suministrada por una bomba o un compresor aguas arriba. Sin embargo, un P v bajo da como resultado mayores dimensiones de la vlvula de control y por consiguiente, un mayor costo inicial. Por lo tanto, es necesario establecer un balance entre los dos aspectos. En general se recomienda que establecer un balance entre los dos aspectos....
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