Calculadora de fluidos

A la hora de seleccionar el modelo y las dimensiones correctas de una válvula, ciertas magnitudes calculadas matemáticamente podrían servirle de gran ayuda. Así, el valor de Kv, el caudal y el valor específico de la pérdida de presión le ayudarán a encontrar la válvula idónea según sus exigencias y sus necesidades. Calcule estos valores on-line de manera sencilla gracias a nuestra calculadora de fluidos gratuita.

Coeficiente de caudal

¿Qué es lo que indica el coeficiente de caudal Kv?

El valor de Kv es un coeficiente estandarizado existente desde los años 50 que se emplea para calcular el caudal que puede llegar a alcanzar un fluido al atravesar una válvula. El cálculo del valor de Kv se efectúa de acuerdo con la norma DIN EN 60 534, según la cual su valor se define siguiendo las directrices VDE/VDI 2173, midiendo agua sometida a una pérdida de presión de aprox. 1 bar a una temperatura de 5 - 30 ºC. Las unidades del valor resultante se expresan en m3/h.

Además, este coeficiente será específico de cada válvula para un valor de carrera concreto y para un determinado grado de apertura. Por tanto, una misma válvula tendrá tantos valores de Kv como posiciones de ajuste. Una válvula de todo/nada tendrá por tanto solo un valor de Kv, y las válvulas reguladoras tendrá un valor de Kv para cada posición. El coeficiente correspondiente a una carrera máxima del 100 % será el valor Kvs.

Diferencia entre los valores Cv y Kv

Kv = 0.857 * Cv 

Cv = 1.165 * Kv

Fórmulas para el cálculo de los coeficientes de caudal para diferentes estados de agregación

Cálculo del Kv de líquidos

Para calcular el valor de Kv en líquidos, el caudal debe venir expresado en l/min o en m3/h, la densidad del medio antes de la válvula y la pérdida de presión deben ser conocidas y también deberá conocerse la diferencia entre la presión de entrada y la contrapresión.

Q = Caudal volumétrico en m³/h
Δp = Pérdida de presión en bar
ρ Densidad del líquido en kg//m³

Cálculo del Kv de gases

En el cálculo de este coeficiente para los fases, hay que diferenciar entre estado de flujo subcrítico y supercrítico. Subcrítico quiere decir que la presión de entrada y la contrapresión en la válvula determinan su capacidad. Cuanto mayor sea la contrapresión, es decir, la presión después de la válvula (p2), menor será el caudal volumétrico.

Supercrítico, por el contrario, quiere decir que la capacidad solamente dependerá de la presión de entrada, ya que se produce un efecto de «estrangulamiento» en el caudal. Cuando la diferencia de presión es muy elevada (Δp > p1/2), en la zona de la válvula donde la sección es más estrecha, teóricamente se alcanza la velocidad del sonido. El medio, que acelera debido a la pérdida de presión, no podrá fluir con una velocidad superior a la del sonido (Mach 1), incluso aunque la contrapresión siga cayendo. Cuando se trata de gases, el cálculo normalizado se realiza a 1013 hPa y 0 ºC con QN como caudal volumétrico normalizado y con la densidad normalizada ρN. También habrá que tener en cuenta la influencia de la temperatura.

Cálculo con una corriente subcrítica (velocidad subsónica)

Cálculo con una corriente supercrítica (velocidad supersónica)

p₁ = Presión de entrada en bar
p₂ = Contrapresión en bar
Δ_p = Pérdida de presión en bar
Q_N = Flujo volumétrico, normalizado, en m³/h
ρ_N = Densidad, normalizada, en kg/m³
T = Temperatura absoluta antes de la válvula en Kelvin

Instalación para la medición del valor de Kv de válvulas

La imagen mostrada a continuación muestra una instalación para el cálculo de valores de Kv a partir de una pérdida de presión dada. Donde 1 es la muestra de ensayo, es decir, la válvula que se desea probar, y 2 es el medidor de caudal. En la instalación para el ensayo, hay también puntos de medición para la presión de entrada (3) y la contrapresión (4), y una válvula reguladora de caudal (5). Finalmente, hay un equipo medidor de temperatura (6) conectado para medios gaseosos.

1 Muestra de ensayo
2 Medidor de caudal
3 Manómetro: Presión antes de la válvula (Presión de entrada)
4 Manómetro: Presión después de la válvula (Presión de salida)
5 Válvula reguladora de caudal
6 Medidor de temperatura

Caudal volumétrico

¿Qué es lo que indica el caudal volumétrico Q?

Otro parámetro dentro de la tecnología de fluidos es el caudal, también llamado caudal volumétrico o flujo volumétrico. Sirve para expresar qué volumen de fluido pasa a través de una válvula durante un periodo de tiempo determinado.

Para calcular el caudal de un líquido, deben conocerse el valor de Kv, la densidad del medio y la diferencia de presión entre la presión de entrada y la contrapresión. Los medios que utiliza Bürkert son, por ejemplo, el oxígeno, el monóxido de carbono o el etano. Aquí ya está la correspondiente densidad definida, y la diferencia de presión se calcula automáticamente, de manera que solamente habrá que introducir los valores de Kv, la presión de entrada y la contrapresión.

Fórmulas para el cálculo del caudal volumétrico para diferentes estados de agregación

Cálculo del caudal en líquidos

El caudal se calcula mediante la siguiente fórmula:

Q = Caudal volumétrico
Kv = Coeficiente de caudal en m³/h
Δp = Pérdida de presión en bar
ρ = Densidad del líquido en kg/m³

Cálculo del caudal de gases

El caudal normalizado de un gas, por el contrario, requiere igualmente del valor de Kv, además de la densidad estándar, la presión de entrada, la contrapresión y la temperatura del medio. Además, también aquí se debe diferenciar entre corriente subcrítica y supercrítica.

Cálculo con una corriente subcrítica

Cálculo con una corriente supercrítica

p₁ Presión de entrada en bar
p₂ = Contrapresión en bar
Δp = Pérdida de presión en bar
Kv = Coeficiente de caudal en m³/h
ρ_N = Densidad en kg/m³
T = Temperatura en Kelvin

Pérdida de presión en la válvula

Cómo se calcula la pérdida de presión en una válvula

La caída de presión indica la diferencia entre la presión de entrada del medio antes de la válvula y la contrapresión después de la válvula. Este valor medido se refiere a la pérdida de energía de un fluido cuando una corriente atraviesa una válvula, y se expresa en bar. Para el cálculo de la pérdida de presión respecto a un líquido, son necesarios los valores de Kv, la densidad del líquido y el caudal. A continuación se muestra el cálculo de la correspondiente fórmula.

Fórmulas para el cálculo de la caída de presión para diferentes estados de agregación

Cálculo de la pérdida de presión en líquidos

ρ = Densidad en kg/m³
Q = Caudal volumétrico en m³/h
Kv = Coeficiente de caudal en m³/h

Cálculo de la pérdida de presión en gases

Al realizar el cálculo para un medio gaseoso, se diferencia entre corriente subcrítica y supercrítica, se necesitarán los siguientes valores: Kv, el caudal volumétrico normalizado a 1013 hPa y 0 °C, además de la densidad estándar, la contrapresión y la temperatura del medio.

Cálculo con una corriente subcrítica

Cálculo con una corriente supercrítica

p₁ = Presión de entrada en bar
p₂ = Contrapresión en bar
ρ_N = Densidad en kg/m³
T = Temperatura en Kelvin
Q_N = Flujo volumétrico, normalizado, en m³/h
Kv = Coeficiente de caudal en m³/h

Seleccione entre una gran variedad de medios disponibles, como el bromo o el neón, cuya densidad está definida, o elija otro medio diferente. En ese caso solamente deberá introducir la densidad y el estado de agregación del fluido. Así, mientras usted introduce los datos necesarios para calcular el valor deseado, la calculadora de fluidos trabajará en segundo plano y le mostrará, además del resultado del cálculo, los resultados intermedios de forma automática en el recuadro superior derecho.

¡Empiece ya a calcular!

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