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Válvula de controle: Cv e Kv

Informe fluido, vazões, pressões e o tipo de válvula e calcule o Cv e o Kv pela IEC 60534-2-1, a condição de escoamento crítico e a abertura da válvula escolhida nas vazões mínima, normal e máxima.

Ferramenta de pré-dimensionamento e estimativa: os resultados não substituem projeto, cálculo ou laudo assinado por profissional habilitado nem a verificação conforme as normas aplicáveis.

Pré-dimensionamento
Fluido

Padrão: água a 25 °C (pressão de vapor 0,0317 bar(a), crítica 220,64 bar(a)).

Pressões

A queda é tratada como constante nas três vazões; numa instalação real ela varia com a curva do sistema.

Válvula
—Cv necessário na vazão máxima
—

Abertura da válvula nas três vazões

Curva característica da válvula escolhida com os pontos de vazão mínima, normal e máxima. A faixa recomendada é de 20% a 80% de abertura.

Toque no gráfico para ver os valores.

Resultados por vazão

O memorial reúne entradas, resultados, equações, hipóteses e referências desta página, com campos para projeto, responsável e revisão. Na janela de impressão, escolha Salvar como PDF.

Método, hipóteses e referências

Equações usadas

Líquido: Kv = Q · √((ρ ÷ ρ0) ÷ Δp) [Q em m³/h, Δp em bar]; Cv = 1,156 · Kv
Queda crítica: Δpmáx = FL² · (p1 − FF · pv), com FF = 0,96 − 0,28 · √(pv ÷ pc)
Gás e vapor: Kv = W ÷ (31,6 · Y · √(x · p1 · ρ1)) [W em kg/h, p em bar(a), ρ em kg/m³]
x = Δp ÷ p1; Fγ = γ ÷ 1,40; x crítico = Fγ · xT; Y = 1 − x ÷ (3 · Fγ · xT), com x limitado ao crítico
Gás ideal: ρ1 = p1 · M ÷ (Z · R · T1); vapor saturado: ρ1 da IAPWS-IF97, γ = 1,33
Abertura: igual porcentagem Cv ÷ Cvnom = R^(x − 1), com R = 50; linear Cv ÷ Cvnom = x

Hipóteses e limites

  • Sem redutores ou expansões junto à válvula (Fp = 1) e escoamento turbulento; para válvula menor que a linha, aplique Fp conforme a IEC 60534-2-1.
  • FL e xT típicos por tipo de válvula; use os valores do fabricante para o projeto final.
  • Característica inerente idealizada; a característica instalada depende da distribuição de pressões no sistema.
  • Validação: os resultados coincidem com a implementação da IEC 60534 da biblioteca Python fluids (Caleb Bell) para os mesmos dados.

Normas e documentos técnicos

  • IEC 60534-2-1:2011: Industrial-process control valves — Flow capacity — Sizing equations for fluid flow under installed conditions
  • ANSI/ISA-75.01.01-2012 (60534-2-1 Mod): Industrial-Process Control Valves — Flow Capacity — Sizing Equations
  • IEC 60534-2-4: Inherent flow characteristics and rangeability; ISA-RP75.23: Considerations for evaluating control valve cavitation
  • IEC 60534-8-3 / 8-4: Noise considerations for aerodynamic and hydrodynamic flow

Legislação e regulamentos no Brasil

  • NR-13: válvulas de controle não substituem as válvulas de segurança exigidas em caldeiras e vasos de pressão
  • NR-20 e ABNT NBR IEC 60079: instalações com inflamáveis e áreas classificadas (atuadores e posicionadores)

Perguntas frequentes

Qual a diferença entre Cv e Kv?

Kv é a vazão de água em m³/h com 1 bar de queda; Cv é a vazão em galões americanos por minuto com 1 psi. Cv = 1,156 × Kv.

Quando há cavitação?

Em líquidos, quando a pressão na vena contracta cai abaixo da pressão de vapor. Pela IEC 60534, o escoamento fica crítico quando a queda passa de FL² · (p1 − FF · pv). Antes disso já pode haver cavitação incipiente.

Qual abertura é a ideal?

Dimensione para que a válvula fique entre 20% e 80% de abertura de vazão mínima a máxima. Muito aberta, perde capacidade de controle; muito fechada, fica instável e sofre erosão.