O que é característica inerente de uma válvula?
A característica inerente de uma válvula é a característica definida pelo fabricante, baseada em testes realizados em laboratório onde todas as condições são garantidas para evitar queda de pressão seja mantida constante em todas as aberturas e vazões da válvula.
A característica inerente, portanto, representa a relação entre a capacidade de vazão da válvula e a abertura da válvula quando não há efeitos do sistema envolvidos.
O que é a característica Instalada de uma válvula?
A característica instalada é o gráfico do fluxo contra a abertura da válvula usando as quedas de pressão reais experimentadas na prática conforme as condições de processo.
Devido ao fato de que na maioria das aplicações a queda de pressão aumenta à medida que a vazão cai, a característica instalada normalmente mudará de = % para linear e de linear para abertura rápida.
Características de Fluxo da Válvula de Controle Inerente vs Instalada
Quando as válvulas de controle são testadas em um ambiente de laboratório, elas são conectadas à um sistema de tubulação que fornece uma diferença de pressão quase constante entre a montante e a jusante (P1 − P2 = constante).
Com um fluido de densidade constante e uma queda de pressão constante na válvula, a vazão se torna diretamente proporcional ao coeficiente de vazão da válvula (Cv). Isso fica claro a partir de um exame da equação básica da capacidade da válvula, se substituirmos os termos de pressão e gravidade específica por uma única constante k:
(Se as pressões e a gravidade específica forem constantes…)
Q = k.Cv
A quantidade de “resistência” oferecida por uma restrição de qualquer tipo a um fluido turbulento depende da área da seção transversal dessa restrição e também da proporção de energia cinética do fluido dissipada na turbulência.
Se uma válvula de controle for projetada de modo que o efeito combinado desses dois parâmetros varie linearmente com o movimento da haste, o Cv da válvula também será proporcional à posição da haste.
Ou seja, o Cv de uma válvula de controle “linear” será aproximadamente metade de sua capacidade máxima com a posição da haste em 50%; aproximadamente um quarto de sua classificação máxima com a posição da haste em 25%; e assim por diante.
Se tal válvula for colocada em um sistema de tubulação de teste de vazão de laboratório com pressão diferencial constante e densidade de fluido constante, a relação da vazão com a posição da haste será linear.
Com queda de pressão constante, a vazão através de qualquer válvula é diretamente proporcional ao Cv daquela válvula, e com um projeto de válvula “linear” o Cv (e, portanto, a vazão também) deve ser diretamente proporcional à posição da haste:
No entanto, a maioria das instalações de válvulas da vida real não fornece à válvula de controle uma queda de pressão constante. Devido a perdas de pressão por atrito na tubulação e mudanças nas pressões de suprimento/demanda que variam com a vazão, uma válvula de controle típica “vê” mudanças substanciais na pressão diferencial conforme sua vazão controlada muda.
De um modo geral, a queda de pressão disponível para a válvula de controle diminui à medida que a vazão aumenta.
O resultado dessa relação queda de pressão versus vazão é que a vazão real da mesma válvula instalada em um processo real não rastreará linearmente a posição da haste da válvula. Em vez disso, ele “cairá” à medida que a válvula for aberta.
Este gráfico “queda” é chamado de característica instalada da válvula, em contraste com a característica inerente exibida em laboratório com queda de pressão constante:
Cada vez que a haste se levanta um pouco mais para abrir ainda mais o interno da válvula, o fluxo aumenta, mas não tanto quanto nas posições de abertura mais baixas. É uma situação de retornos decrescentes, onde ainda vemos aumentos de fluxo à medida que a haste sobe, mas em menor grau.
Descobri que esse conceito de “característica instalada” é especialmente desafiador para muitos engenheiros. No interesse de esclarecer o conceito, as próximas duas subseções apresentarão um par de cenários contrastantes de desempenho de válvulas.