Calculadora Cv

El coeficiente de caudal (Cv) de una válvula es una medida imperial del caudal de agua que pasa por la válvula a 60 °F en galones estadounidenses por minuto (GPM). Los instaladores de tuberías, ingenieros y fabricantes utilizan el Cv para determinar el tamaño adecuado de las válvulas para el volumen específico de fluido que fluye a través de ellas. La elección de una válvula con un coeficiente de caudal adecuado garantiza el control adecuado del caudal, evita las fugas y mantiene las condiciones de proceso deseadas.

Calculadora del valor Cv de líquidos y gases

• Líquidos: Introduzca un valor para la presión de entrada, la presión de salida y el caudal mínimo requerido. Haga clic en calcular y se calcularán los valores Cv y Kv. Elija una válvula con un valor Cv igual o superior al valor calculado.
• Gas: Elija un tipo de gas y la temperatura de entrada. Elija la presión de entrada, la presión de salida, el caudal requerido y haga clic en calcular. Elija una válvula con un valor Cv igual o superior para alcanzar el caudal deseado. La N en el caudal representa las condiciones normales (presión atmosférica y 0 grados Celsius).

Índice de contenidos

• Qué es el coeficiente de caudal
• Variables del coeficiente de caudal de la válvula
• Calculadora de CV
• ¿Por qué es importante el Cv?
• Diferencia entre los coeficientes de caudal Cv y Kv
• Conversión de Cv a GPM
• Preguntas frecuentes

Qué es el coeficiente de caudal

Este artículo explora la definición y la importancia de elegir una válvula con el valor Cv correcto. Lea nuestro artículo sobre la calculadora Kv para saber más sobre el factor de caudal métrico, que equivale al Cv.

El coeficiente de caudal de una válvula mide la velocidad a la que un fluido (líquido o gas) puede pasar a través de una válvula. El valor Cv es el coeficiente de caudal en el sistema imperial. Es una herramienta valiosa para seleccionar la válvula del tamaño adecuado, garantizando que todos los fluidos puedan pasar a la presión deseada. El valor Cv figura en la descripción del producto o en la etiqueta de especificaciones de la válvula. Por ejemplo, si una válvula en particular tiene un coeficiente de caudal de válvula de 2, permitirá 2 GPM de agua a través de la válvula con una caída de presión de 1 PSI. Para permitir el paso de 3 GPM de agua, elija otra válvula con un coeficiente de caudal de 3. Cuanto mayor sea el valor Cv de la válvula, mayor será su capacidad de caudal.

Variables del coeficiente de caudal de la válvula

Para calcular el coeficiente de caudal de la válvula, es fundamental tener en cuenta varios factores, como las propiedades del fluido, las características de la válvula y el caudal deseado.

Peso específico

El peso específico de un fluido afecta a su densidad, que a su vez afecta a su caudal. El peso específico es la relación entre la densidad de un fluido y la densidad del agua a una temperatura determinada. Es una unidad adimensional que compara las densidades relativas de diferentes fluidos. El agua tiene un peso específico de 1,00 a 60 °F.

Caudal

El caudal (Q) mide la cantidad de fluido que pasa por la válvula en un momento dado. Se suele expresar en galones por minuto (GPM). Para determinar el caudal, hay que dividir el volumen de fluido que pasa por la válvula por el tiempo que tarda en pasar dicho volumen. Por ejemplo, si 50 galones de agua tardan 7 minutos en pasar por la válvula, el caudal es de 7,1 GPM.

Caída de presión

La mejor forma de calcular la caída de presión es mediante gráficos estándar. El usuario debe conocer el tipo de tubería, el diámetro interior y el caudal. A partir de estos valores, localice en la tabla la correspondiente caída de presión (normalmente representada en psi) correspondiente a estos valores. Alternativamente, calcule la caída de presión utilizando la diferencia entre la presión del fluido aguas arriba y aguas abajo.

Calculadora de caudal Cv

El valor Cv es un factor importante para determinar el tamaño correcto de la válvula para una aplicación específica. Para calcular el Cv de una válvula, se necesitan los siguientes parámetros:

1. Q: Caudal deseado
2. dp: Presión diferencial
3. SG: Peso específico

Una vez calculado el valor de Cv, se recomienda elegir una válvula con un valor de Cv ligeramente superior al calculado para garantizar que se alcanza el caudal deseado y proporcionar un margen de seguridad para posibles cambios de presión o caudal. En algunos casos, la válvula está predeterminada y se puede calcular el caudal adecuado para esa válvula haciendo retroceder la fórmula gracias al valor Cv conocido.

Además, las expresiones para Cv son diferentes para líquidos y gases. Esto se debe a que las propiedades físicas y el comportamiento de los líquidos y los gases son diferentes.

• Los líquidos son casi incompresibles, mientras que los gases son altamente compresibles. La caída de presión a través de una tubería que transporta un líquido es diferente de la de un gas debido a la diferencia de compresibilidad.
• Los líquidos tienen una viscosidad mayor que los gases, lo que afecta a su caudal.

Las ecuaciones de caudal para líquidos y gases tienen en cuenta estas diferencias y proporcionan una representación más precisa del caudal para cada tipo de fluido.

Calculadora Cv para líquidos

Para líquidos,

• Q: Caudal en galones por minuto (GPM) a 60 °F
• dp: Presión diferencial [psi]
• SG: Peso específico del líquido

El valor Cv es el caudal de agua en galones estadounidenses por minuto (GPM) a una temperatura de 60 𐩑F con una caída de presión de 1 psi a través de la válvula. Por ejemplo, una válvula con un Cv de 12 pasará 12 GPM de fluido a 1 psi de caída de presión a través de la válvula a 60 𐩑F.

Cuanto mayor sea la apertura de la válvula, mayor será el valor del Cv. A medida que una válvula se abre desde su posición de cierre total, el valor del Cv aumenta gradualmente desde cero hasta alcanzar su valor máximo en el estado de apertura total (Cv de la válvula abierta al 100%).

Ejemplo de cálculo del Cv para el agua

Calcular el valor Cv de una válvula para un caudal de agua de 18 GPM (galones por minuto) con una presión diferencial de 9 psi,

• Q = 18 GPM
• SG = 1
• dp = 9 psi

Por lo tanto, el valor Cv requerido es 6. Utilice este valor para elegir un tamaño adecuado para la válvula, como se explica más adelante en este artículo. La ecuación también puede utilizarse para calcular el caudal, dados los valores de Cv y de pérdida de carga.

Calculadora Cv para gases

El flujo de gas a través de una válvula puede pasar de flujo subcrítico a supercrítico.

• Subcritical: La presión aguas abajo (P2) es más de la mitad de la presión aguas arriba (P1). Por lo tanto, los cambios en la presión aguas abajo pueden afectar al caudal. Este tipo de flujo también se conoce como flujo estrangulado.

• Supercrítico: La presión aguas abajo es inferior a la mitad de la presión aguas arriba. Los cambios en la presión aguas abajo no afectan al caudal.

Ecuación subcrítica
Ecuación supercrítica

• Cv: Coeficiente de caudal de la válvula
• G Peso específico del gas en condiciones de flujo
• P1: Presión aguas arriba (entrada) en psia (psia es presión absoluta)
• P2: Presión aguas abajo (salida) en psia
  • psia = psig +14.7
  • Psig es la libra por pulgada cuadrada manométrica. Es una unidad de presión relativa a la presión atmosférica.
• Q: Caudal volumétrico, SCFH
• T: Temperatura absoluta en la escala de Rankine
  • 𐩑R = 𐩑F + 459.67
  • 𐩑R = (𐩑C * 1.8) + 491.67

Ejemplo de cálculo del Cv para gases

Calcular el valor Cv de un gas con gravedad específica 0,966, presión de entrada 100 psig, presión de salida 95 psig, caudal Q igual a 15000 SCFH a una temperatura de 70 𐩑F.

Solución

• G = 0.966
• p1= 100 psig = 100 +14.7 psia = 114.7 psia
• p2= 95 psig = 95+14.7 psia = 109.7 psia
• Δp = 5 psia
• T= 70 𐩑F = 70 + 460 = 530 𐩑R

La mitad de la presión de entrada es inferior a la presión de salida, por lo tanto

Por lo tanto, el valor de Cv = 11,3.

¿Por qué es importante el Cv?

Determinar el valor Cv ayuda a seleccionar la válvula del tamaño adecuado para una aplicación. Si el valor Cv de una válvula es incorrecto, puede provocar un mal funcionamiento de la válvula en uno o dos días. Esto puede manifestarse de varias maneras, por ejemplo:

• Pérdida de control: Es posible que la válvula no pueda abrirse o cerrarse completamente, provocando caídas de presión o sobrepresurización. Esto puede dañar el sistema y provocar fugas u otros riesgos para la seguridad.
• Eficiencia reducida: Unas válvulas demasiado grandes o demasiado pequeñas pueden aumentar el consumo de energía y hacer que el sistema sea menos eficiente.
• Reducción de la vida útil: Con el tiempo, la válvula puede sufrir un mayor desgaste, lo que puede acortar su vida útil y hacer necesario un mantenimiento y una sustitución más frecuentes.
• Incoherencia en el funcionamiento: Es posible que la válvula no pueda mantener un caudal constante, lo que provocaría fluctuaciones en el rendimiento del sistema.
• Cavitación: Si la válvula está subdimensionada para el proceso, las caídas de presión significativas a través de la válvula pueden provocar cavitación y parpadeo.
• Golpe de ariete: Una válvula sobredimensionada puede provocar un estrangulamiento importante y golpes de ariete.

Diferencia entre los coeficientes de caudal Cv y Kv

Cv y Kv se utilizan para medir el caudal de fluido a través de una válvula. Sin embargo, ambas tienen varias diferencias fundamentales:

1. Unidades: Cv se expresa en galones estadounidenses por minuto (gpm), mientras que Kv se expresa en m³/h.
2. Caída de presión: El Cv se basa en una caída de presión de una psi (libra por pulgada cuadrada), mientras que el Kv se basa en una caída de presión de 1 bar. Esto significa que Cv y Kv no son directamente comparables y deben convertirse cuando se utilizan en diferentes sistemas con diferentes unidades de caída de presión.
3. Aplicación: El Cv se utiliza principalmente en EE.UU. y Canadá, mientras que el Kv está muy extendido en Europa y otras partes del mundo.

Fórmulas de conversión para Cv y Kv

Es posible convertir entre los coeficientes de caudal Cv y Kv.

Kv = 0.857 * Cv

Cv = 1.165 * Kv

Conversión de Cv a GPM

¿Por qué convertir Cv a GPM?

GPM (galones por minuto) es una unidad estándar para medir el flujo de fluidos en un sistema. Representa el volumen de líquido que pasa por un punto en el sistema en un minuto. La conversión de Cv a GPM es necesaria en varias industrias, incluyendo HVAC, fontanería e ingeniería de procesos, por múltiples razones:

• Diseño del sistema: Los ingenieros diseñan sistemas utilizando GPM para especificar los requisitos de flujo, pero los fabricantes de válvulas generalmente proporcionan las características de las válvulas utilizando valores de Cv.
• Selección de válvulas: Al seleccionar una válvula para una aplicación específica, es crucial asegurarse de que pueda manejar la tasa de flujo requerida (GPM) bajo las condiciones de presión dadas.
• Predicción del rendimiento: Convertir entre Cv y GPM permite a los ingenieros predecir cómo funcionará una válvula bajo diferentes condiciones de flujo y presión.
• Reemplazo de componentes: Al reemplazar válvulas u otros componentes, convertir Cv a GPM asegura la compatibilidad con las especificaciones del sistema existente, evitando desajustes y problemas operativos.
• Planificación de mantenimiento: Comprender las tasas de flujo a través de conversiones ayuda a predecir las necesidades de mantenimiento, haciendo posible programar intervenciones antes de que surjan problemas, reduciendo el tiempo de inactividad y los costos.

Calculadora de Cv a GPM

La fórmula de conversión de Cv a GPM es esencial para entender la relación entre el coeficiente de flujo y la tasa de flujo. Para un fluido incompresible:

Donde:

• GPM: Tasa de flujo en galones por minuto
• Cv: Coeficiente de flujo de la válvula
• ΔP: Caída de presión a través de la válvula (psi)
• G: Gravedad específica del fluido

Considere una válvula de control con Cv = 25, operando con una caída de presión de 10 psi, controlando un líquido con SG = 0.9.

En este caso, la tasa de flujo es de 83.33 galones por minuto (GPM).

Preguntas Frecuentes

¿Qué es el coeficiente de flujo Cv para válvulas?

El coeficiente de flujo, también conocido como el valor Cv, es la tasa de flujo de agua en galones por minuto (GPM) a una temperatura de 60 °F con una caída de presión de 1 psi a través de la válvula.

¿Por qué es importante convertir GPM a Cv para la selección de válvulas?

Convertir GPM a Cv asegura que la válvula pueda manejar la tasa de flujo requerida bajo condiciones de presión específicas, lo que lleva a un dimensionamiento preciso de la válvula y un rendimiento óptimo del sistema.