Curso Válvulas de Control

Curso Válvulas de Control
AADECA 2005
Ing. Eduardo Néstor Álvarez
Primer Aplicación

Ejercicio
Circulación de
Agua a 27ºC
300ºK
Diferencia de
alturas en
cañería 80 m
Longitud
Cañería 310m
Elegir Válvula
de control

Energía Disponible Rango propuesto

Pérdidas en la Válvula

Paso 1 Busqueda de Datos
Asumimos 300 ºK o sea 27ºC
Tabla de Propiedades Físicas del
Agua
Libro Flujo de Fluídos CRANE A10
Mc Graw Hill
Sacamos la densidad a esa
temperatura 0,9964Kg/dm3
Ejercicio
paso 1

Ejercicio
paso 1
busqueda
de datos
0,9964Kg/dm3
Se puede interpolar
entre 25 y 30 el valor
para 27 ºC

Ejercicio
paso 1
busqueda
de datos
Tabla A2a Página
A4 Viscosidades
de varios líquidos
Viscosidad del
Agua a 300K
aproximadamente
0.87 cp
0.087 Pascal.seg

Tabla A49 factor K para varios accesorios
factor del codo normal K= 30ft
Longitud
equivalente del
codo
K = f . L/D
L = K . D/f
L = 30 . f .D/f
L = 30 D
Ejercicio
paso 1
busqueda
de datos

B 21 Datos de
Cañerías
Comerciales
Ejercicio
paso 1
busqueda
de datos
Diámetro
interior de la
Cañería de 3”
77.9

Ejercicio
paso 1
busqueda
de datos
Tabla B16
Velocidades en m/s ,
caudales y pérdidas
en cañerías Sch40
Para 3” 2.97 m/s

Velocidades
Economicas
Ejercicio
paso 1
busqueda
de datos

Con una velocidad inicial de prueba de 2.97 m/s
sacamos Q
Q
Q
Q
Q
=
=
=
=
Coef . •V
Coef . •V
Coef
Coef
•
•
•
•π
2.
97
Sección
•
m
s
. 01415
d
•
4
2
•π
m
3
•
( 0.
0779)
seg
4
Ejercicio
paso1
busqueda de
datos
2

Sacamos el Número de Reynolds haciendo
temporalmente Coef =1 Re = V.D/ν
V = 2,97 m/s D = 0,0779 m
Ejercicio paso 1
busqueda de datos
mu = 0,87 cp = 0.0873 Pascal Seg
Nnu = mu / densidad =
2.97 *0.0779/(0,0873/996,4 Kg/m3)
Re = 272501 (es adimensional)

Tabla A23a Factores de Fricción púberías de acero
comerciales limpias f = 0.019 para Reynolds 272501
Ejercicio paso 1
busqueda de datos

Caudal
Ejercicio paso 1
busqueda de datos
Los parámetros elegidos corresponden a un
caudal de:
Q = V. π . D 2 /4 =
=2.97*3.14*(0.0779) 2 /4
Lo que convenientemente transformado nos
da aprox 849 lts/min

Vimos que el K del codo es 30 f
La pérdida de carga en el codo será
∆ P = ρ K V 2 /2 donde K = 30 f
Reemplazando por cada codo es
Ejercicio paso 1
busqueda de datos
∆ P = 996 kg/m 3 *30*0.019* (2.97) 2 m 2 /2seg 2
∆ P = 2504 Pascales
En cuatro codos ∆ Pcodos = 10015Pascales

Pérdida en la línea
Aplicamos DARCY
∆ P = ρ*f * (L/D)*( V 2 /2)
Ejercicio paso 1
busqueda de datos
∆ P = 996 kg/m3*0.019*310 m*(2.97) 2 (m/s) 2 /2*0.0779m
Lo que Resulta ∆ P = 332139 Pascales

Pérdida en La Válvula
Pérdida necesaria en la válvula:
∆ P válvula = ρ*g*(h2-h1) - Pérdidas Fricción
∆ P válvula = (781661 – 342154) Pa = 439507 Pa

Presiones en bridas
Consideremos esto a caudal máximo o sea a
máxima velocidad o sea a 2,97 m/s
Ejercicio paso 1
busqueda de datos
Consideremos la válvula colocada a mitad de la
línea, la presión de entrada es la máxima menos las
pérdidas en esa primer mitad

Presiones en
bridas
P 1 = ρ*g*(h2-h1) - Pérdidas por fricción/2
P 1 = (781661 – 171077) Pa
P 1 = 610584 Pa
P 2 = P 1 – ∆ P válvula = (610584 – 342154) Pa
P 2 = 268430 Pa

Cálculo del CV
C V = Q / {N1 .Fp .[(P 1 -P 2)/Gf ]½}
N1 para presión en bares y caudal en m3/h es 0.865
Tomemos en primer aprox Fp = 1
Q = 51,11 m 3 /h 849 l/min 224 gpm
P 1 –P 2 = ∆ P válvula = (781661 – 342154) Pa =
439507 Pa = 4.39 bar
Gf = 0,996 Cv necesario = 30.33

Veamos una Válvula Cv = 30.3
Vemos la DN 50 2” Port 1,5 con Cv Max 30,5

Determinación del caudal límite Q máx
Q máx = N1 x F L x C V x((P 1 -F F x Pv )/G F )½
Donde : F F = 0,96 – 0,28 x (Pv / Pc )½
Pv / Pc = relacion entre presión de vapor y presión crítica(abs)

Determinación del caudal límite Q máx
Q máx = N1 x F L x C V x((P 1 -F F x Pv )/G F )½
Donde : F F = 0,96 – 0,28 x (Pv / Pc )½
Pv / Pc = relación entre presión de vapor y
presión crítica(abs)
Pv

Determinación del caudal límite Q máx
F L = 0.9 (DATOS DEL FABRICANTE)
Pv

Verificación de Fp
Como hemos usado una válvula de 2” en una
cañería de 3” habrá un Fp distinto de uno
como supusimos para simplificar , veamos
cuanto se aparta nuestro cálculo.
Fp
⎡
⎢
1
⎢
⎢⎣
ΣK
⎛
⎜
⎝
C
v
⎞
= + • ⎟
N d
2
2 ⎠
2
⎤
⎥
⎥
⎥⎦
−1
2

Verificación de Fp
N2 constante que depende del sistema de
unidades y está tabulada
En nuestro Caso N2 = 890
d diámetro nominal de la válvula
Cv coeficiente de flujo de la válvula
ΣK = K1+K2+KB1-KB2

Verificación de Fp
KB1 = Coeficiente de Bernoulli de la
entrada
K B1 = 1-(d/Di) 4
KB2 = Coeficiente de Bernoulli de la
Salida
K B2 = 1-(d/Do) 4
En este caso son iguales y por consiguiente
se anulan

Verificación de Fp
K1 = Coeficiente de pérdidas por
rozamiento de los accesorios ubicados
aguas arriba inmediatamente sujetos a la
válvula.
K2 = Idem K1 pero aguas abajo.

K
K
Verificación de Fp
1
2
=
=
0.
5
1.
0
⎛
•⎜1
−
⎜
⎝
⎛
•⎜1
−
⎜
⎝
⎛
⎜
⎝
⎛
⎜
⎝
d
D
D
Para Válvulas Instaladas entre dos
Reductores iguales
d
⎞
⎟
⎠
⎞
⎟
⎠
2
2
⎞
⎟
⎟
⎠
⎞
⎟
⎟
⎠
2
2

Verificación de Fp
Entonces Resulta
⎛
1.
5 ⎜ ⎛ d
ΣK = • 1−
⎜
⎜
⎝ ⎝ D
⎞
⎟
⎠
2
⎞
⎟
⎟
⎠
Por último reemplazando
todos los valores
Fp = 1.015
(Cv Nec = 30.3/1. 015 =29.85)
2

AADECA 2005
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