Resposta rápida
A queda de pressão em uma válvula borboleta é a diferença de pressão entre os lados a montante e a jusante da válvula quando o fluido passa por ela. Mesmo quando a válvula borboleta está totalmente aberta, o disco e a haste ainda permanecem no caminho do fluxo, de modo que a válvula gera certa resistência ao fluxo e perda de pressão.
O Cv da válvula borboleta, também chamado de coeficiente de vazão, é utilizado para descrever a quantidade de vazão que pode passar pela válvula em uma determinada queda de pressão, sob condições de teste definidas. Um Cv mais alto geralmente significa que a válvula pode permitir maior vazão para a mesma queda de pressão, mas o Cv não é um valor universal fixo para todas as válvulas borboleta. Ele depende do tamanho da válvula, da posição do disco, do ângulo de abertura, do projeto do corpo, do projeto da sede, das propriedades do fluido e dos dados de teste do fabricante.
Para o trabalho de seleção, não utilize um valor Cv genérico de válvula borboleta como base final para o dimensionamento. Utilize a tabela de Cv, a tabela de queda de pressão, a ficha técnica ou a confirmação de dimensionamento fornecidas pelo fabricante para o modelo específico da válvula e a posição de abertura. Isso é especialmente importante para serviços de regulação de vazão, fluxo de alta velocidade, meios viscosos ou aplicações em que cavitação, vaporização, ruído ou estabilidade do controle possam se tornar uma preocupação.
A análise correta da queda de pressão e do valor Cv das válvulas borboleta ajuda a evitar capacidade de vazão insuficiente, perda excessiva de energia da bomba, comportamento de controle inadequado e seleção incorreta da válvula. Este artigo explica o princípio da queda de pressão, a relação com o Cv, o efeito do ângulo de abertura, o método de leitura de gráficos e os requisitos de dados para solicitações de cotação (RFQ); ele não fornece uma tabela universal de Cv para válvulas borboleta nem uma calculadora online de queda de pressão.
Para conhecer o contexto da família de produtos a que este artigo se refere, consulte o site da NTGD válvulas borboleta industriais antes de restringir o projeto com base no Cv, na posição de abertura e nas condições de serviço.
O que é a queda de pressão na válvula borboleta?
A queda de pressão em uma válvula borboleta é a perda de pressão que ocorre à medida que o fluido passa pelo corpo da válvula e ao redor do disco. Em um sistema de tubulação, o lado a montante da válvula apresenta uma determinada pressão, enquanto o lado a jusante apresenta uma pressão menor após o fluxo passar pela restrição. A diferença entre esses dois valores é a queda de pressão da válvula.
Na seleção prática de válvulas, a queda de pressão é importante porque afeta a perda de energia do sistema, a altura manométrica da bomba, a capacidade de vazão, o comportamento de controle e a capacidade do sistema de tubulação de atender à vazão exigida pelo processo. A válvula borboleta é frequentemente escolhida por ser compacta, relativamente leve e adequada para muitas aplicações de isolamento e regulação moderada, mas ainda assim representa uma restrição de vazão dentro da tubulação.
Queda de pressão x Perda de pressão x Resistência ao fluxo
Esses termos estão intimamente relacionados, mas nem sempre são usados exatamente da mesma maneira.
| Prazo | A importância na seleção de válvulas | Como isso se relaciona com as válvulas borboleta |
|---|---|---|
| Queda de pressão | A diferença de pressão na válvula, entre a entrada e a saída | Utilizado para dimensionamento, análise da altura manométrica da bomba e cálculo do Cv |
| Perda de pressão | Uma expressão geral para a perda de pressão causada pela resistência ao fluxo | Frequentemente usado como sinônimo de queda de pressão |
| Resistência ao fluxo | A restrição causada pela geometria da válvula, pelo disco, pela sede e pelo trajeto do fluxo | A razão física pela qual ocorre a queda de pressão |
| Cv / coeficiente de fluxo | Um valor que indica a capacidade de vazão da válvula em condições definidas | Utilizado para estimar o vazão ou a queda de pressão quando os dados corretos estão disponíveis |
| Kv | Coeficiente de vazão métrico comumente utilizado fora do sistema dos EUA | Está relacionado ao Cv, mas não se trata do mesmo sistema de unidades; em projetos que utilizam o sistema métrico, deve-se verificar se a ficha técnica utiliza Cv ou Kv antes de comparar os valores |
Na maioria das discussões sobre válvulas no setor B2B, “queda de pressão” e “perda de pressão” podem ser consideradas termos intimamente relacionados. A questão mais importante é se a perda de pressão é aceitável para o processo e se a válvula borboleta selecionada possui capacidade de vazão suficiente para as condições operacionais exigidas.
Por que a queda de pressão é importante na seleção de válvulas
A queda de pressão não é apenas um item de cálculo. Ela afeta o funcionamento real do sistema. Se a queda de pressão for muito alta, a bomba pode ter que trabalhar mais, a vazão necessária pode não ser alcançada ou o sistema pode perder eficiência. Se a queda de pressão for subestimada, a válvula selecionada pode parecer correta no papel, mas causar problemas durante o comissionamento.
Se a queda de pressão da válvula borboleta for subestimada, o sistema pode não atingir a vazão necessária, a bomba pode não ter altura manométrica disponível suficiente ou o consumo de energia pode ficar acima do esperado. Se a queda de pressão for superestimada, o projeto pode optar por uma válvula ou bomba superdimensionada, ou por um projeto desnecessariamente conservador, aumentando os custos e reduzindo a capacidade de controle.
No serviço de isolamento, a queda de pressão é geralmente verificada na posição totalmente aberta. No serviço de regulação, a queda de pressão deve ser verificada no ângulo de abertura operacional previsto, e não apenas na posição totalmente aberta. Essa é uma das razões pelas quais os gráficos de Cv das válvulas borboleta costumam apresentar valores de Cv diferentes para diferentes ângulos de abertura.
Por que uma válvula borboleta causa queda de pressão?
Uma válvula borboleta causa queda de pressão porque o fluxo precisa contornar o disco e a haste da válvula. Ao contrário de uma válvula de esfera de passagem total ou de uma válvula de guilhotina totalmente aberta, uma válvula borboleta não deixa o interior do tubo totalmente livre quando está aberta. O disco gira até uma posição que permite a passagem do fluxo, mas permanece dentro do interior do tubo.
Essa geometria interna altera o trajeto do fluxo e cria resistência local. O resultado é uma diferença de pressão através da válvula.
O disco e a haste permanecem no trajeto do fluxo
A principal causa da queda de pressão na válvula borboleta é o disco. Quando a válvula está aberta, o disco fica paralelo ou quase paralelo ao fluxo. No entanto, ele ainda possui espessura e área de superfície. A conexão entre a haste e o disco também permanece no caminho do fluxo.
Isso significa que o fluxo precisa se dividir e contornar os componentes internos. Dependendo do perfil do disco, do desenho da sede e da geometria do corpo, isso pode causar turbulência, variações de velocidade e perda de pressão local.
Turbulência, variação de velocidade e resistência local
À medida que o fluido passa pela válvula, ele pode acelerar ao redor do disco e, em seguida, recuperar a velocidade a jusante. Essa mudança no padrão de fluxo pode gerar turbulência e perda de energia. A perda de pressão pode ser pequena em algumas aplicações com a válvula totalmente aberta e baixa velocidade, mas não se deve presumir que seja zero.
A queda de pressão real depende de vários fatores:
| Fator | Efeito na queda de pressão |
|---|---|
| Posição do disco | Uma abertura menor geralmente gera maior restrição e requer dados de Cv específicos para essa abertura |
| Velocidade da vazão | Uma velocidade mais elevada geralmente aumenta a queda de pressão e pode suscitar preocupações relacionadas a ruído, vibração ou erosão |
| Tamanho da válvula | Válvulas maiores podem apresentar velocidade menor para a mesma vazão, dependendo do tamanho da tubulação e do projeto do sistema |
| Projeto da válvula | Os projetos concêntricos, de duplo deslocamento, de triplo deslocamento e de alto desempenho podem apresentar diferentes trajetórias de fluxo e comportamentos do Cv |
| Propriedades dos fluidos | A densidade, a viscosidade e o estado de fase afetam a perda de pressão e a confiabilidade da fórmula |
| Traçado da tubulação | Perturbações a montante e a jusante podem afetar o desempenho da instalação e a recuperação de pressão |
Por que “totalmente aberto” não significa “resistência zero”
Uma válvula borboleta totalmente aberta pode apresentar uma queda de pressão relativamente baixa em comparação com tipos de válvulas mais restritivas, mas “totalmente aberta” não significa “sem queda de pressão”. O disco ainda está presente no caminho do fluxo. O corpo, a sede, o eixo e o formato do disco continuam influenciando o fluxo.
Em comparação com uma válvula de esfera de passagem total ou uma válvula de guilhotina totalmente aberta, uma válvula borboleta possui um disco e uma haste que permanecem no interior do canal mesmo quando aberta; é por isso que seu valor Cv em posição totalmente aberta deve ser verificado, em vez de se presumir que represente um tubo sem obstruções. Por esse motivo, os valores de Cv em posição totalmente aberta devem ser entendidos como valores de capacidade de vazão sob condições definidas, e não como prova de que a válvula não oferece resistência.
Para uma comparação interna relacionada à capacidade de fluxo em diâmetro interno livre, consulte o guia da NTGD sobre Queda de pressão e capacidade de vazão da válvula de esfera de passagem total explica por que a geometria da porta altera o comportamento da perda de pressão.
O que é o Cv ou coeficiente de vazão em uma válvula borboleta?
Cv é o coeficiente de vazão de uma válvula. Em termos simples, ele descreve a capacidade de vazão de uma válvula sob uma condição definida de queda de pressão. Em muitas especificações de válvulas, o Cv é usado para indicar a quantidade de água que passa pela válvula em uma queda de pressão especificada, sob condições de referência padrão.
No caso de uma válvula borboleta, o Cv não está relacionado apenas ao tamanho da válvula. Ele também está relacionado ao ângulo de abertura, à geometria do disco, ao projeto do corpo e aos dados de testes fornecidos pelo fabricante.
Cv como indicador de capacidade de vazão
Um valor de Cv mais alto significa que, nas mesmas condições básicas, a válvula pode permitir uma vazão maior com menor queda de pressão. Um valor de Cv mais baixo significa que a válvula cria mais restrição para a mesma vazão.
Para fins de seleção, o Cv ajuda a responder a perguntas como:
- Essa válvula é capaz de permitir a passagem do fluxo exigido?
- Qual queda de pressão deve ser esperada na vazão exigida?
- A válvula é adequada apenas para isolamento ou também será utilizada para regulação do fluxo?
- A posição de abertura selecionada está dentro de uma faixa operacional razoável?
- A tabela do fabricante confirma o vazão e a queda de pressão exigidos?
O Cv é útil, mas, por si só, não é suficiente para determinar o dimensionamento. Ele deve ser interpretado levando em conta as condições corretas de serviço.
Coeficiente de vazão, Cv e Kv: o que os compradores devem saber
Em muitas discussões sobre engenharia, o “coeficiente de vazão” é o conceito geral. Cv é o coeficiente de vazão comumente utilizado nos Estados Unidos, enquanto Kv é o coeficiente de vazão métrico. Eles estão relacionados, mas não são a mesma expressão.
| Prazo | Significado no nível do comprador | Aplicação prática |
|---|---|---|
| Coeficiente de fluxo | Termo geral para a capacidade de vazão de uma válvula | Amplamente utilizado em discussões técnicas |
| Cv | Coeficiente de vazão dos EUA | Comum em fichas técnicas de válvulas e discussões sobre dimensionamento que utilizam unidades do sistema americano |
| Kv | Coeficiente de vazão métrico | Comum em fichas técnicas métricas e referências europeias; verifique o sistema de unidades antes de comparar com o Cv |
| K / Zeta | Coeficiente de perda de pressão | Termo mais avançado de cálculo hidráulico, que geralmente não é necessário para uma análise básica de solicitação de cotação |
Para uma referência neutra em termos de unidades, o Engineering ToolBox define Cv como o vazão de água em galões americanos por minuto a uma queda de pressão de 1 psi e Kv como o fator de vazão métrico; portanto, as fichas técnicas do projeto não devem comparar os dois valores sem confirmar as unidades: Referência de coeficiente de fluxo Cv e Kv.
Se a ficha técnica do projeto utilizar dados de vazão no sistema métrico, verifique se o fabricante está fornecendo o valor de Cv ou Kv antes de comparar tabelas ou calcular a queda de pressão. Na maioria das solicitações de cotação (RFQs) industriais, os compradores devem fornecer a vazão necessária, a pressão de operação, a temperatura, o meio, o diâmetro da tubulação e o tipo de serviço. O fabricante da válvula ou o engenheiro poderá então confirmar o valor adequado de Cv, a queda de pressão e o projeto da válvula.
Por que os dados Cv devem corresponder ao projeto da válvula e à posição de abertura
Os dados de Cv não devem ser misturados entre diferentes modelos ou marcas de válvulas. Um valor de Cv para uma série de válvulas pode não se aplicar a outra série, mesmo que ambas as válvulas tenham o mesmo diâmetro nominal. Uma válvula borboleta com sede resiliente concêntrica, uma válvula borboleta de alto desempenho e uma válvula borboleta de deslocamento triplo podem apresentar características de fluxo diferentes.
O Cv também deve corresponder à posição de abertura. Um valor de Cv com a válvula totalmente aberta não é o mesmo que o Cv em uma posição parcialmente aberta. Isso é especialmente importante quando a válvula é utilizada para regulação ou controle de vazão.
A combinação de dados de Cv de outro fabricante, série de válvulas, classe de pressão, projeto da sede ou ângulo de abertura pode levar a uma estimativa incorreta da queda de pressão. Em um projeto, esse erro pode fazer com que a válvula selecionada não atinja a condição de vazão exigida ou opere fora da faixa de controle esperada.
Como o ângulo de abertura afeta o coeficiente Cv e a queda de pressão da válvula borboleta
O ângulo de abertura é um dos fatores mais importantes na queda de pressão da válvula borboleta. À medida que o disco gira da posição fechada para a aberta, a área de fluxo disponível se altera. O coeficiente de fluxo aumenta, mas normalmente não segue um padrão linear simples.
É por isso que muitos gráficos de Cv de válvulas borboleta apresentam valores de Cv em diferentes ângulos de abertura ou posições de abertura em porcentagem.
A curva de corrente-tensão não é linear do estado fechado ao totalmente aberto
Um erro comum é supor que uma válvula que está 50% aberta tenha aproximadamente 50% de seu Cv em posição totalmente aberta. No caso de uma válvula borboleta, essa suposição geralmente não é segura. A relação entre o ângulo do disco e o coeficiente de vazão não é linear.
O disco cria um trajeto de fluxo variável à medida que gira. Em aberturas pequenas, um pequeno movimento pode causar uma grande variação na velocidade local e perda de pressão. Em aberturas maiores, o trajeto de fluxo fica mais aberto, mas o disco ainda permanece dentro do furo.
Uma curva típica de Cv de abertura deve ser interpretada como um guia de tendências, e não como uma fonte de dados universal. Os compradores devem prestar atenção à rapidez com que o Cv varia em diferentes zonas de abertura e devem evitar presumir que a porcentagem de abertura seja igual à porcentagem de Cv. A análise final ainda deve utilizar a tabela de ângulos de abertura fornecida pelo fabricante para a série específica da válvula.
| Condição de abertura | Interpretação típica | Atenção à seleção |
|---|---|---|
| Quase fechado | Alta restrição e variação sensível do fluxo | Não presuma que o controle de vazão seja estável com base em dados genéricos; analise os riscos relacionados a ruído, vibração e controle caso a válvula venha a operar em posição quase fechada |
| Parcialmente aberto | O Cv varia significativamente com o ângulo do disco | Utilize os dados do fabricante relativos ao ângulo de abertura para o ponto de operação esperado |
| Quase sempre aberto | Restrição menor do que nas posições de abertura pequenas | Útil para uma análise preliminar de baixa resistência, mas ainda assim é preciso verificar a queda de pressão real, a velocidade e a base do gráfico |
| Totalmente aberto | Maior valor de Cv para essa configuração de válvula | Adequado para a análise da queda de pressão no isolamento, mas não é suficiente para representar condições de restrição de fluxo |
Esta tabela serve apenas para explicar o comportamento. Ela não substitui a tabela de Cv do fabricante.
CV totalmente aberto vs. CV com limitação
O Cv em posição totalmente aberta é útil quando a válvula borboleta é utilizada principalmente para isolamento e normalmente opera na posição aberta ou fechada. Nesse caso, o comprador pode querer saber a queda de pressão quando a válvula está aberta na tubulação.
O Cv para estrangulamento é diferente. Se a válvula for usada para regular o fluxo, o Cv relevante é aquele correspondente à abertura real de operação. Uma válvula pode ter um bom Cv quando totalmente aberta, mas ainda assim ser inadequada para uma função específica de estrangulamento se o ponto de controle exigido se situar em uma faixa de abertura sensível ou instável.
Para serviços de regulação de vazão, a solicitação de cotação (RFQ) deve indicar as condições de vazão mínima, normal e máxima esperadas, juntamente com a queda de pressão esperada e a abertura operacional, se conhecidas.
Por que os dados do fabricante sobre o ângulo de abertura são importantes
Os dados do fabricante sobre o ângulo de abertura ajudam o comprador e o engenheiro a evitar suposições. Um gráfico de Cv adequado para válvulas borboleta pode apresentar os valores de Cv por tamanho e posição de abertura. Alguns gráficos também podem separar diferentes modelos de válvulas, classes de pressão ou estilos de corpo.
Ao analisar a queda de pressão em válvulas borboleta, o gráfico deve ser considerado como um dado específico do projeto. Ele não deve ser utilizado como uma tabela universal para todas as válvulas borboleta.
Uma tabela de referência do Cv de válvulas borboleta, que lista os valores de acordo com o ângulo do disco, também ressalta que os dados do fabricante devem ser verificados antes do uso efetivo; utilize-a apenas como base para praticar a leitura de tabelas: Válvula borboleta: Cv em função da posição de abertura.
Como estimar a queda de pressão em uma válvula borboleta usando o Cv
O valor Cv pode ser utilizado para estimar a queda de pressão quando se dispõe dos valores corretos de Cv da válvula e das condições de serviço. Para serviços com líquidos, a relação básica é comumente expressa por meio da vazão, do valor Cv e da densidade.
O conceito prático é simples: para uma determinada vazão, um valor de Cv mais alto geralmente significa uma queda de pressão menor; um valor de Cv mais baixo geralmente significa uma queda de pressão maior.
Dados básicos para a fórmula de fluidos: vazão, Cv e densidade
Para uma estimativa básica da queda de pressão de um líquido, os principais dados necessários são:
| Entrada | Significado | Por que é importante |
|---|---|---|
| Q | Taxa de fluxo | Determina a quantidade de fluido que deve passar pela válvula |
| Cv | Coeficiente de fluxo da válvula | Indica a capacidade de vazão para o modelo de válvula e a posição de abertura selecionados |
| SG | Gravidade específica do fluido | Correge a estimativa da densidade do líquido em relação à água |
| ΔP | Queda de pressão | A diferença de pressão na válvula |
Para uma análise preliminar do serviço de líquidos, a relação comum é:
ΔP = SG × (Q / Cv)²
Onde Q é a vazão, Cv é o coeficiente de vazão da válvula selecionada, SG é a densidade, e ΔP é a queda de pressão. O valor de Cv utilizado nesta equação deve corresponder ao projeto real da válvula e à posição de abertura. Se o valor de Cv for obtido a partir de um projeto de válvula incorreto, de um ângulo de abertura errado ou de uma ficha técnica incorreta, a estimativa da queda de pressão não será confiável.
Quanto aos limites da fórmula, o guia Cv/Kv do Pipe Flow mostra como o Cv relaciona a vazão, a perda de pressão e a densidade para serviços com líquidos, corroborando o uso da equação neste artigo apenas como uma ferramenta de análise preliminar: Referência para o cálculo da perda de pressão em Cv e Kv.
Essa equação é útil para compreender a relação entre vazão, Cv e queda de pressão. Ela não deve ser considerada como aprovação definitiva do dimensionamento para todas as condições de serviço.
Quando a fórmula é útil
A fórmula é útil para uma análise preliminar da queda de pressão quando o fluido é um líquido puro, a vazão é conhecida, a densidade está disponível e o valor de Cv é obtido a partir dos dados corretos do fabricante para a abertura prevista da válvula.
Nas etapas iniciais do processo de solicitação de cotação, a fórmula ajuda o comprador a entender por que o Cv e a queda de pressão devem ser analisados em conjunto. Ela também pode ajudar a identificar se vale a pena examinar mais detalhadamente o tamanho proposto para uma válvula antes de solicitar uma confirmação detalhada do dimensionamento.
Quando o cálculo do Cv não é suficiente
O cálculo do Cv, por si só, não é suficiente quando o serviço é complexo ou quando as condições operacionais podem acarretar riscos especiais. É necessária uma análise adicional para:
- Serviço de alta velocidade: A alta velocidade pode aumentar o ruído, a vibração, o risco de erosão e a perda real de pressão.
- Fluidos viscosos: A viscosidade pode fazer com que a queda de pressão real difira de uma estimativa simples baseada em água pura.
- Lamas ou meios sujos: Os sólidos podem afetar a adequação da válvula, o desgaste da sede, o comportamento do fluxo e a perda de pressão a longo prazo.
- Serviço de gás, vapor ou gás de combustão: O fluxo compressível requer uma análise de dimensionamento diferente e não deve se basear apenas em uma equação simples de Cv para líquidos.
- Risco de flashing ou cavitação: Uma estimativa básica do Cv não permite confirmar se a recuperação de pressão ou as condições locais de pressão são aceitáveis.
- Fluxo bifásico: O comportamento em fase mista requer uma análise específica para cada aplicação.
- Serviço com restrição severa de largura de banda: A válvula pode operar em uma faixa de abertura sensível e exigir uma análise da estabilidade do controle.
- Traçado incomum da tubulação a montante ou a jusante: cotovelos, redutores, saídas de bomba ou trechos retos curtos podem alterar o desempenho da instalação.
- Preocupações com ruído ou vibração: isso pode indicar que a queda de pressão, a velocidade ou a posição operacional precisam ser analisadas mais detalhadamente.
Nesses casos, o comprador não deve se basear apenas em uma simples equação Cv. O fabricante da válvula ou a equipe de engenharia devem analisar as condições de aplicação.
Como interpretar um gráfico de Cv ou de queda de pressão de uma válvula borboleta
Um gráfico de Cv ou de queda de pressão de uma válvula borboleta deve ser lido com atenção. O objetivo não é apenas encontrar um valor, mas confirmar se esse valor se aplica à válvula específica e às condições reais de operação.
Uma análise prática da tabela deve seguir uma sequência: primeiro, compare a série da válvula, o tamanho, a classe de pressão, o tipo de corpo, a sede e o projeto do disco; em seguida, verifique o ângulo de abertura ou a porcentagem de abertura; depois, verifique as premissas relativas ao fluido e as condições de teste; por fim, utilize os dados do fabricante para a análise final da queda de pressão e do dimensionamento.
Não considere uma tabela de um único fabricante, série de válvulas, classe de pressão ou modelo de sede como uma tabela universal válida para todas as válvulas borboleta.
Tamanho, projeto e classe de pressão da válvula de retenção
Comece verificando se a tabela corresponde à válvula selecionada. Verifique:
- tamanho nominal;
- classe de pressão ou classificação PN;
- estilo da carroceria;
- tipo de assento;
- design do disco;
- série de válvulas;
- conexão final;
- norma aplicável ou referência à ficha técnica.
Uma tabela referente a uma válvula borboleta concêntrica com sede resiliente não deve ser aplicada automaticamente a uma válvula borboleta de deslocamento triplo. Não se deve presumir que uma tabela referente a uma classe de pressão se aplique a outra classe de pressão, a menos que o fabricante confirme isso.
Verifique o ângulo de abertura ou a porcentagem de abertura
Para a análise da queda de pressão, a posição da válvula é importante. Se o gráfico mostrar apenas o Cv com a válvula totalmente aberta, isso pode ser útil para serviços de isolamento, mas não é suficiente para serviços de regulação de vazão.
Para o controle de vazão, o comprador deve verificar os valores de Cv nas aberturas operacionais previstas. O gráfico deve ser analisado em relação aos pontos de vazão normal, mínima e máxima.
Verifique as premissas relativas aos fluidos e as condições de teste
Muitos gráficos de Cv são baseados em água ou em condições de teste específicas. O comprador deve verificar se as premissas do gráfico correspondem ao processo real.
Entre os itens importantes estão:
| Campo do gráfico ou premissa | Por que é importante |
|---|---|
| Meio de teste | Os valores baseados na água podem precisar de correção quando o meio real apresentar densidade, viscosidade ou comportamento de fase diferentes |
| Temperatura | A temperatura pode alterar as propriedades do fluido e também afetar a escolha da sede ou do material |
| Gravidade específica | Necessário para a estimativa da queda de pressão do líquido e a revisão do Cv |
| Abertura da válvula | Uma válvula parcialmente aberta pode ter um valor de Cv muito diferente do da posição totalmente aberta |
| Projeto da válvula | Diferentes modelos de corpo, disco e assento exigem suas respectivas tabelas do fabricante |
| Classe de pressão | A geometria do corpo e do disco pode variar de acordo com a classificação ou série; portanto, é necessário confirmar a aplicabilidade da tabela |
| Direção do fluxo ou condição de instalação | Alguns projetos ou condições de serviço podem exigir uma confirmação adicional do comportamento após a instalação |
Utilize os dados do fabricante para a seleção final
Referências genéricas de Cv podem ajudar na compreensão inicial, mas a seleção final deve se basear nos dados do fabricante. Para uma solicitação de cotação de projeto, o comprador deve solicitar ao fabricante a confirmação do Cv, da queda de pressão e do dimensionamento para o projeto específico da válvula e as condições operacionais.
Isso evita que o projeto utilize um gráfico que pareça correto, mas que não corresponda à válvula que está sendo fornecida.
Fatores que alteram a queda de pressão na válvula borboleta
A queda de pressão em uma válvula borboleta é influenciada tanto pelo projeto da válvula quanto pelas condições do sistema. Uma válvula com o mesmo diâmetro nominal pode apresentar comportamentos diferentes, dependendo da geometria da válvula, da velocidade do fluxo, das propriedades do fluido e das condições de instalação.
| Fator | Como isso pode afetar a queda de pressão | Nota de seleção |
|---|---|---|
| Projeto da válvula | O perfil do disco, a disposição das hastes, o diâmetro interno do corpo e o design da sede alteram o trajeto do fluxo | Utilize os dados de Cv específicos do projeto da série correta de válvulas |
| Ângulo de abertura | Aberturas menores geralmente aumentam a restrição e alteram o coeficiente de fluxo | Utilize os valores de Cv do ângulo de abertura para ajuste da válvula ou revisão do controle |
| Velocidade da vazão | Uma velocidade mais alta geralmente aumenta a perda de pressão e pode aumentar o ruído ou a vibração | Verifique os limites de velocidade e a queda de pressão nas condições de vazão normal e máxima |
| Densidade do fluido | Líquidos mais densos afetam o cálculo da queda de pressão | Forneça a densidade para a análise da queda de pressão do líquido |
| Viscosidade | Fluidos mais viscosos podem não se enquadrar nas suposições simples aplicáveis à água pura | Solicitar a análise da candidatura, em vez de se basear apenas em um currículo genérico |
| Traçado da tubulação | Cotovelos, redutores, bombas ou trechos retos curtos podem prejudicar o fluxo | Verifique as condições de instalação caso a válvula esteja próxima a uma fonte de perturbação |
| Tipo de serviço | O isolamento e a limitação exigem métodos diferentes de revisão do Cv | Indique se a válvula está normalmente totalmente aberta, parcialmente aberta ou modulada |
| Tamanho da válvula | Afeta a área de fluxo e a velocidade | Confirme o tamanho do tubo, o tamanho da válvula e se a válvula é de tamanho normal ou reduzido no sistema |
| Geometria da sede e do disco | Influencia a capacidade de vazão, a recuperação de pressão e o comportamento operacional | Confirme a série exata da válvula, o modelo da sede e o material do disco |
Projeto de válvulas: modelos concêntricos, deslocados e de alto desempenho
Diferentes modelos de válvulas borboleta podem apresentar coeficientes de vazão distintos. Uma válvula com sede resiliente concêntrica, uma válvula de deslocamento duplo, uma válvula de deslocamento triplo e uma válvula borboleta de alto desempenho podem não apresentar o mesmo comportamento do coeficiente Cv.
Não se deve presumir que as válvulas borboleta concêntricas, deslocadas, de alto desempenho e com deslocamento triplo apresentem o mesmo valor de Cv ou o mesmo comportamento em relação à queda de pressão, mesmo com o mesmo tamanho nominal. A regra fundamental para a seleção é simples: utilize os dados de Cv referentes à série exata da válvula e às condições de serviço em questão.
Quando a aplicação exigir um deslocamento mais especializado ou uma configuração para condições de serviço severas, o válvula borboleta de alto desempenho Essa página pode ajudar a separar as dúvidas sobre a configuração do produto da análise geral do CV apresentada neste artigo.
Velocidade do fluxo e disposição das tubulações
A alta velocidade pode aumentar a queda de pressão e também pode elevar o risco de ruído, vibração, erosão ou operação instável. O traçado da tubulação também pode influenciar o desempenho da válvula instalada. Uma válvula instalada próxima a cotovelos, redutores, bombas ou outras fontes de perturbação pode não apresentar o mesmo desempenho de uma válvula testada em condições controladas.
Para serviços importantes, o comprador deve fornecer informações sobre a tubulação ou um esboço básico durante a análise da solicitação de cotação.
Densidade e viscosidade do fluido e condições de operação
As propriedades dos fluidos são importantes. Líquidos semelhantes à água são mais fáceis de analisar com fórmulas básicas de Cv. Fluidos viscosos, lamas, gases, vapores, vapor de água, condições de flashing ou condições bifásicas exigem uma análise mais cuidadosa.
A solicitação de cotação deve indicar claramente o meio, a temperatura, a pressão, o estado físico e a presença de quaisquer sólidos ou componentes corrosivos.
Assento, disco e geometria do corpo
A geometria da sede e do disco pode alterar o trajeto do fluxo interno. A forma e a espessura do disco, o perfil da sede e o diâmetro interno do corpo influenciam a resistência ao fluxo. Essa é mais uma razão pela qual os valores genéricos de Cv devem ser utilizados apenas para uma compreensão preliminar.
Serviço de ativação/desativação x serviço de limitação: por que isso altera a análise do Cv
Uma válvula borboleta utilizada exclusivamente para isolamento (aberta/fechada) é avaliada de maneira diferente de uma válvula borboleta utilizada para regulação de vazão. O tipo de serviço determina quais dados de Cv são relevantes.
Serviço de isolamento de ligação/desligamento
No serviço de abertura/fechamento, a válvula normalmente opera totalmente aberta ou totalmente fechada. A análise da queda de pressão concentra-se principalmente na condição de abertura total. O comprador deseja confirmar que a válvula aberta não crie resistência excessiva ao fluxo no sistema de tubulação.
Para muitos serviços gerais de isolamento, uma válvula borboleta pode ser uma opção compacta e eficiente. No entanto, a queda de pressão na posição totalmente aberta ainda deve ser verificada quando a capacidade de vazão, a altura manométrica da bomba ou a eficiência do sistema forem fatores importantes.
Serviço de limitação de tráfego ou controle de fluxo
No serviço de regulação de vazão, a válvula opera em posições intermediárias. A queda de pressão e o Cv devem ser verificados na abertura real de operação, e não apenas na posição totalmente aberta.
O serviço de limitação de tráfego pode exigir mais dados, incluindo:
- vazão mínima, normal e máxima;
- pressão a montante e a jusante;
- queda de pressão prevista;
- propriedades do fluido;
- limites permitidos de ruído ou vibração;
- tipo de atuador e requisitos de controle;
- faixa prevista para a abertura operacional.
Uma válvula borboleta pode ser utilizada em algumas aplicações de regulação de vazão, mas não deve ser escolhida apenas porque se adapta ao tamanho da tubulação. É necessário analisar o comportamento de controle exigido e a faixa de operação.
Por que o controle de impostos precisa de mais dados de aplicativos
A função de controle traz mais incertezas do que a simples função de isolamento. Uma válvula que é adequada para serviços de abertura/fechamento pode não ser ideal para o controle preciso do fluxo. A válvula pode operar em uma faixa de abertura sensível, ou a queda de pressão pode não atender aos requisitos do processo.
Se uma válvula for selecionada com base apenas em dados de abertura total, mas posteriormente for utilizada para regulação de vazão, ela poderá operar a maior parte do tempo em uma faixa de abertura inadequada. Isso pode causar resposta instável do fluxo, queda de pressão excessiva, baixo desempenho de controle ou problemas na seleção do atuador.
Por esse motivo, a solicitação de cotação deve indicar claramente se a válvula se destina ao isolamento, ao regulamento manual ou ao controle automatizado.
Erros comuns ao utilizar o CV (coeficiente de vazão) de válvulas borboleta
O Cv é útil, mas costuma ser mal utilizado. Muitos erros de seleção decorrem da aplicação do valor errado de Cv à condição de serviço incorreta.
Utilização de CV totalmente aberto para uma válvula reguladora
O valor de Cv em posição totalmente aberta não deve ser utilizado como única base para uma aplicação de regulação de vazão. Uma válvula utilizada nas posições 40%, 50% ou 60% pode apresentar um valor de Cv diferente do valor em abertura total. O uso do valor de Cv em abertura total pode subestimar a queda de pressão em uma posição parcialmente aberta e pode fazer com que a válvula não atinja o ponto de controle exigido.
Ação correta: utilizar os dados de Cv fornecidos pelo fabricante para a abertura operacional prevista, e não apenas para a posição totalmente aberta.
Utilização da tabela incorreta do fabricante
Uma tabela de outro fabricante de válvulas ou de outra série de válvulas pode não corresponder à válvula selecionada. Mesmo que o tamanho nominal seja o mesmo, o disco, o corpo, a sede, a classe de pressão e o tipo de projeto podem ser diferentes.
O uso da tabela incorreta pode causar um erro significativo no dimensionamento, pois o Cv selecionado pode não corresponder à válvula em questão. Sempre que possível, utilize a tabela referente à série específica da válvula.
Ignorando a densidade ou as propriedades do fluido
Um cálculo simples de queda de pressão pode pressupor um comportamento semelhante ao da água. Se o meio em questão tiver densidade, viscosidade, teor de sólidos ou estado físico diferentes, o resultado pode não representar as condições reais de operação.
Ignorar as propriedades do fluido pode fazer com que uma estimativa de queda de pressão pareça aceitável, embora o sistema instalado se comporte de maneira diferente. Sempre forneça os dados do fluido na solicitação de cotação.
Tratamento dos valores típicos de Cv como dados finais para dimensionamento
Os valores típicos de Cv podem servir como referência inicial para comparação, mas não devem substituir o dimensionamento indicado pelo fabricante. A análise final da queda de pressão deve ser baseada na válvula que será efetivamente fornecida.
Considerar os valores típicos como dados definitivos pode levar a uma análise incorreta da altura manométrica da bomba, à seleção incorreta de válvulas ou a resultados insatisfatórios no comissionamento. Utilize o valor típico de Cv apenas como referência preliminar.
Cálculo de Cv, Kv e coeficiente de perda sem verificar as unidades
Os valores Cv, Kv e o coeficiente de perda estão relacionados ao fluxo e à perda de pressão, mas não são idênticos. Se o projeto utilizar dados métricos, verifique se a ficha técnica utiliza Cv ou Kv. Se um modelo hidráulico utilizar K ou Zeta, verifique o significado e as unidades antes de comparar os valores.
Misturar esses valores sem verificar as unidades pode gerar erros de cálculo, mesmo quando os dados da válvula em si estão corretos.
Lista de verificação de dados de solicitação de cotação e dimensionamento para análise da queda de pressão em válvulas borboleta
Uma solicitação de cotação (RFQ) clara ajuda o fabricante da válvula ou a equipe de engenharia a confirmar os dados corretos de queda de pressão e Cv da válvula borboleta. Se a RFQ indicar apenas “tamanho DN e classe de pressão”, a seleção pode ficar incompleta.
Processar dados para fornecer
| Item da solicitação de cotação | Por que isso é necessário |
|---|---|
| Médio | Determina a densidade, a viscosidade, a corrosão, o teor de sólidos, o estado de fase e a adequação para uso |
| Taxa de fluxo | Utilizado para estimar a queda de pressão esperada e o valor de Cv necessário |
| Vazão normal / mínima / máxima | Ajuda a analisar o ponto de estrangulamento, a faixa de abertura e a estabilidade do controle |
| Pressão operacional | Necessário para a revisão da classificação da válvula e no contexto da queda de pressão |
| Pressão a jusante, se conhecida | Ajuda a confirmar o ΔP real na válvula |
| Temperatura operacional | Influencia a escolha do material, a adequação do assento e as propriedades do fluido |
| Gravidade específica | Necessário para o cálculo da queda de pressão do líquido utilizando o Cv |
| Viscosidade | Ajuda a determinar se uma estimativa simples do Cv em fase líquida é confiável |
| Teor de sólidos ou de pasta | Pode afetar o projeto da válvula, a seleção da sede, o risco de desgaste e o comportamento do fluxo |
Dados sobre válvulas e dutos a serem fornecidos
| Item da solicitação de cotação | Por que isso é necessário |
|---|---|
| Tamanho do tubo | Confirma a velocidade do fluxo e se o tamanho da válvula é adequado ao sistema |
| Tamanho da válvula | Ajuda a confirmar se a válvula selecionada é capaz de atender ao fluxo e à queda de pressão exigidos |
| Classe de pressão / classificação PN | Confirma a classificação do corpo e se o gráfico selecionado se aplica |
| Tipo de conexão | As conexões do tipo wafer, lug, flangeadas ou outras afetam a seleção do produto e o escopo da instalação |
| Projeto da válvula | Os projetos concêntricos, deslocados, com deslocamento triplo ou de alto desempenho exigem o gráfico de Cv correto |
| Material da sede e do disco | Afeta a compatibilidade do serviço, o trajeto do fluxo e as séries de válvulas disponíveis |
| Requisito de direção do fluxo | Importante para projetos ou serviços com direção de instalação recomendada |
| Plano de instalação | Ajuda a identificar perturbações a montante ou a jusante que possam afetar o comportamento do sistema instalado |
| Método de acionamento | A operação manual, por engrenagem, pneumática, elétrica ou hidráulica afeta a revisão da manutenção e do controle |
| Tipo de serviço | Distingue a revisão de Cv totalmente aberta da revisão de Cv com restrição |
Para decisões relativas ao tipo de conexão na solicitação de cotação, compare Válvula borboleta do tipo wafer x válvula borboleta com flange requisitos antes de finalizar os dados relativos à conexão da tubulação e à instalação.
Dados do gráfico ou do CV a serem confirmados com o fabricante
Peça ao fabricante ou fornecedor que confirme:
- Válvula de retenção na posição totalmente aberta;
- Cv na abertura prevista do regulador, se for o caso;
- queda de pressão no vazão normal e no vazão máximo;
- base do gráfico e condições de teste;
- se os valores se aplicam ao projeto da válvula selecionada;
- se o serviço requer uma análise adicional quanto à cavitação, ao flashing, ao ruído ou à alta velocidade;
- se a válvula é adequada para a posição de operação prevista.
Essas informações ajudam a evitar a escolha de uma válvula com base apenas no diâmetro nominal.
Perguntas frequentes sobre a queda de pressão e o coeficiente Cv da válvula borboleta
O que é o Cv em uma válvula borboleta?
Cv é o coeficiente de vazão da válvula. Ele indica a capacidade de vazão da válvula borboleta em condições definidas. No processo de seleção, o Cv é utilizado para relacionar a vazão e a queda de pressão, mas deve corresponder ao projeto correto da válvula e à posição de abertura adequada.
Um Cv mais alto significa maior vazão?
Sim, nas mesmas condições básicas, um valor de Cv mais alto significa que a válvula pode permitir uma vazão maior com menor queda de pressão. No entanto, o valor de Cv deve ser interpretado com cuidado, pois depende do tamanho da válvula, do projeto, do ângulo de abertura e dos dados do fabricante.
Como se calcula a queda de pressão em uma válvula borboleta?
Para uma estimativa básica do líquido, a relação comum é ΔP = SG × (Q / Cv)², em que Q é a vazão, Cv é o coeficiente de vazão da válvula selecionada, SG é a densidade e ΔP é a queda de pressão. Utilize o valor de Cv correspondente ao projeto correto da válvula e à posição de abertura adequada. Essa fórmula é útil para uma análise preliminar, mas não para a aprovação final do dimensionamento em todas as aplicações.
Qual é a diferença entre queda de pressão e perda de pressão?
Em muitas discussões sobre a seleção de válvulas, os termos “queda de pressão” e “perda de pressão” são utilizados de maneira semelhante. Ambos se referem à perda de pressão à medida que o fluido passa pela válvula. A queda de pressão é frequentemente expressa como a diferença entre a pressão a montante e a pressão a jusante.
Como o ângulo de abertura afeta o Cv da válvula borboleta?
O ângulo de abertura altera a área de passagem disponível ao redor do disco. À medida que a válvula se abre, o valor Cv aumenta, mas não de forma linear simples. Uma válvula borboleta parcialmente aberta deve ser avaliada com base nos dados de Cv correspondentes ao ângulo de abertura, e não apenas no valor de Cv quando totalmente aberta.
Posso usar uma válvula borboleta para regulação ou controle de vazão?
Uma válvula borboleta pode ser utilizada para algumas aplicações de regulação ou controle de vazão, mas não deve ser selecionada apenas com base no diâmetro da tubulação ou no valor Cv em posição totalmente aberta. A faixa de vazão, a queda de pressão, a posição de abertura, o tipo de atuador, as propriedades do fluido e os requisitos de controle devem ser analisados antes de se confirmar a escolha da válvula.
Devo usar a tabela de Cv do fabricante?
Sim. Para a seleção final, deve-se utilizar um gráfico de Cv ou de queda de pressão fornecido pelo fabricante, pois os valores de Cv variam de acordo com o projeto da válvula, o tamanho, o ângulo de abertura, a classe de pressão e a série do produto. Gráficos genéricos servem apenas para uma compreensão preliminar.
Quais dados são necessários para estimar a queda de pressão em uma válvula borboleta?
No mínimo, forneça a vazão, o meio, a densidade, a pressão de operação, a temperatura, o diâmetro da tubulação, o tamanho da válvula, o tipo de serviço e a posição de abertura prevista, caso a válvula seja utilizada para regulação de vazão. Para serviços complexos, forneça também a viscosidade, o teor de sólidos, a pressão a jusante e o traçado da tubulação.
Qual é a diferença entre Cv e Kv nas válvulas borboleta?
Os coeficientes Cv e Kv descrevem a capacidade de vazão da válvula, mas utilizam sistemas de unidades diferentes. Não compare os coeficientes Cv e Kv diretamente sem fazer a conversão ou sem a confirmação do fabricante. Ao analisar uma solicitação de cotação, verifique qual coeficiente a ficha técnica utiliza antes de comparar tabelas ou estimar a queda de pressão.
Conclusão: Confirmar a queda de pressão da válvula borboleta com o Cv, os dados do gráfico e as condições de operação
A queda de pressão em uma válvula borboleta não é um valor fixo. Ela depende do projeto da válvula, da posição do disco, do ângulo de abertura, da vazão, das propriedades do fluido e das condições da tubulação. O Cv da válvula borboleta, ou coeficiente de vazão, é uma forma útil de compreender a capacidade de vazão, mas deve ser adequado à série correta de válvulas e à posição de operação.
Para serviços de isolamento, o valor de Cv com a válvula totalmente aberta pode ser suficiente para uma análise preliminar da queda de pressão. Para serviços de regulação ou controle, a análise deve incluir o valor de Cv na faixa de abertura prevista, a queda de pressão admissível, as propriedades do fluido e os dados dos gráficos do fabricante.
Antes de confirmar a escolha de uma válvula borboleta para um projeto, determine a vazão, a pressão, a temperatura, o meio, a densidade, o tamanho da válvula, o tipo de conexão, o tipo de serviço e a posição de operação necessários. Isso permite que o fabricante da válvula ou a equipe de engenharia verifique se a válvula borboleta selecionada é capaz de atender à queda de pressão e à capacidade de vazão exigidas.
Suporte a aplicativos/especificações
Caso você não tenha certeza se deve usar o Cv em abertura total, o Cv em abertura parcial ou uma tabela de Cv específica do fabricante para a sua aplicação com válvula borboleta, a NTGD pode analisar as condições da aplicação antes da confirmação da solicitação de cotação.
Para a seleção do projeto, a NTGD pode ajudar a verificar o projeto da válvula borboleta, a queda de pressão prevista, os requisitos de dados de Cv, a condição de abertura e a adequação ao serviço. Para facilitar uma análise mais precisa, forneça o meio, a vazão, a pressão de operação, a temperatura, o diâmetro da tubulação, a classe de pressão, a preferência quanto ao projeto da válvula e se a válvula será utilizada para isolamento ou regulação de vazão.
Você pode enviar as condições do projeto por meio de Página de contato da NTGD para análise da aplicação antes de confirmar a especificação final da válvula borboleta.
