¿Qué es el Coeficiente de la válvula “cv”? por Guido Di Ciancia

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Las válvulas de control son conceptualmente orificios de área variable. Se las puede considerar simplemente como una restricción que cambia su tamaño de acuerdo a un pedido por parte del controlador.
Si se mide la presión a la entrada y a la salida de la válvula de control se puede apreciar que a la salida la presión será menor que la de entrada; esto se debe a que parte de la energía que trae el fluido se transformó en forma irreversible, por ejemplo en energía de fricción y ruido (el fluido no la puede recuperar).
Al pasar un fluido por una restricción, la fórmula que vincula el caudal con la diferencia de presión entre la entrada y la salida es

Q=k √ΔP/G.

Donde
Q: Caudal
k: constante del orificio
ΔP. : Diferencia entre Presión de entrada (P1) y Presión de salida (P2) (Delta P)
G: la gravedad específica del fluido (relación entre la densidad del fluido y la densidad del agua a 15,5°C)

Por lo que a medida que se aumente el ΔP, el caudal a será mayor aunque no en forma proporcional directa, si no que crece con la raíz cuadrada de la diferencia de presión
En particular para las válvulas de control se define un coeficiente de la válvula conocido como cv o sea que la fórmula queda:
Q= cv√(ΔP/G)

cv es la constante de proporcionalidad que se determinada experimentalmente para distintas aperturas y para cada tipo de válvula y tamaño ,
Las unidades de la fórmula anterior se definieron como: presión en psig (libras/pulgada cuadrada), caudal en Galones por minuto, y por supuesto G es adimensional

Se puede ver entonces que cv es numéricamente igual al número de galones (U.S.) de agua a 15,5°C (60 ° F) que fluirán a través de la válvula en un minuto cuando la diferencia de presión a través de la válvula es de un psi.
Existe un equivalente en unidades métricas a cv, llamado kv, el cual es igual numéricamente a los m^3 que fluirán a través de la válvula en una hora cuando la diferencia de presión a lo largo de la válvula es de un bar. (cv = 1,15 x kv)

El cv varía con la apertura de la válvula. Cuando la válvula está abierta al 100%, el coeficiente es el mayor que puede tener esa válvula en particular y depende del tipo de la válvula, el tamaño y otras características
La mayor parte de los fabricantes informan el Cv de la válvula para que sea fácil comparar la capacidad de la misma entre distintos productos. Además brindan el valor de cv en función de otras aperturas. Este cv máximo es el “Cv” (con mayúsculas) o Cv Máximo y es el que en general esta estampado en el cuerpo de las válvulas y se lo puede encontrar en las hojas de dato de las válvulas de control. El mismo corresponde al 100% de apertura de la válvula;
Para otras aperturas de la válvula existen otros cv (siempre menores que el Cv Máximo), Estos cv función de la apertura se puede encontrar tabulados por cada fabricante para cada modelo de válvula.
Por lo tanto el Cv (cv máximo) se puede calcular aplicando la fórmula Cv=Q√(G/ΔP) donde los datos son tales que maximizan el cv (condiciones que generalmente se dan para caudal máximo del proceso) .

El Cv define de alguna manera la capacidad máxima de la válvula y suele verificarse de manera que con el menor Delta P que pueda existir en la válvula pueda circular el caudal máximo que pueda esperarse para esas condiciones. (¡Cuidado!: Puede haber otras situaciones de proceso que den un Cv requerido mayor al descripto y para ello hay que analizar muy cuidadosamente las distintas situaciones de funcionamiento real)

La norma ISA 75.01 define metodologías de cálculo y dimensionamiento para válvulas de control (tanto para gases como para líquidos). Existen ciertas situaciones (por ejemplo flujo crítico) que afectarán el cálculo del cv requerido, aspectos de instalación y el tipo de fluído a su vez deben considerarse para la adecuada selección de la válvula…

Referencias:
• Mediciones de procesos industriales, Ing. Sergio Szklanny
• ISA 75.01 Control Valve Sizing Equations

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