Válvula de controle de porcentagem igual versus válvula de controle linear descreve a característica de fluxo inerente de uma válvula de controle sob uma queda de pressão constante. A característica instalada pode ser diferente porque a queda de pressão disponível na válvula muda com a vazão do sistema. Selecione a característica do sistema completo do processo, da faixa de vazão necessária, da relação de queda de pressão da válvula e do deslocamento previsto – e não apenas da variável controlada. A rangeabilidade da válvula é uma característica testada da válvula, enquanto a abertura da aplicação é a faixa de vazão que o processo instalado deve realmente controlar.
Duas válvulas de controle podem ter o mesmo tamanho nominal, classe de pressão e Cv nominal, mas produzir um comportamento de processo muito diferente.
Uma válvula pode responder quase proporcionalmente ao deslocamento da haste durante um teste de capacidade em laboratório. Outro pode aumentar a capacidade lentamente em curso baixo e muito mais rapidamente perto da extremidade superior do curso. Após a instalação, no entanto, ambas as respostas podem ser remodeladas pela curva da bomba, pelas perdas na tubulação, pela resistência do equipamento e pela mudança na queda de pressão na válvula.
É por isso que selecionar um válvula de controle de porcentagem igual vs linear não é simplesmente uma questão de escolher a característica tradicionalmente associada a uma aplicação específica. O engenheiro deve distinguir a característica inerente da característica instalada e, em seguida, confirmar se a válvula selecionada fornece deslocamento útil e ganho de processo estável do fluxo operacional mínimo ao máximo.
Porcentagem igual versus válvula de controle linear - a decisão em uma tabela
| Condição de seleção | Característica linear pode ser considerada | A característica de porcentagem igual pode ser considerada |
|---|---|---|
| Queda de pressão da válvula | Permanece comparativamente estável em toda a faixa de vazão necessária | Cai significativamente à medida que o fluxo do sistema aumenta |
| Faixa de fluxo necessária | Faixa moderada com resposta de processo previsível | Ampla faixa de operação com controle de baixa e alta carga |
| Resposta de baixo deslocamento | A capacidade aumenta mais diretamente com as viagens | A capacidade aumenta mais gradualmente em viagens mais baixas |
| Resposta de deslocamento superior | A capacidade continua a aumentar a uma taxa inerente semelhante | A capacidade aumenta mais rapidamente em direção a viagens mais altas |
Esta tabela é um ponto de partida e não um substituto para o dimensionamento instalado. A característica correta deve ser verificada usando os casos reais de processo mínimo, normal e máximo.
Característica de fluxo inerente: a válvula testada por si só
A característica de fluxo inerente é a relação entre o deslocamento da válvula e o coeficiente de fluxo quando a queda de pressão na válvula de teste é mantida em um valor constante.
Descreve como a válvula e o interno são projetados para alterar a capacidade. Não inclui a mudança de resistência do sistema de processo conectado.
Característica Inerente Linear
Com uma característica inerente linear ideal, incrementos iguais no deslocamento da válvula produzem incrementos aproximadamente iguais no coeficiente de fluxo enquanto a queda de pressão da válvula permanece constante.
Característica inerente de porcentagem igual
Com uma característica ideal de porcentagem igual, incrementos iguais de deslocamento produzem alterações percentuais aproximadamente iguais no coeficiente de fluxo existente.
A capacidade, portanto, aumenta comparativamente lentamente no curso inferior e mais rapidamente na parte superior do curso. Isso pode suportar a controlabilidade de baixa carga, preservando ao mesmo tempo maior capacidade perto do deslocamento total.
Característica de abertura rápida
Uma característica de abertura rápida fornece uma grande parte da capacidade nominal no início do curso. Normalmente está associado a funções on-off, alívio ou sequenciamento especial, em vez de modulação contínua precisa.
Característica instalada: o que o processo realmente vê
A característica do fluxo instalado é a relação entre o deslocamento da válvula e o fluxo do processo após a válvula ter sido instalada no sistema completo.
Pode diferir da característica inerente porque a queda de pressão disponível na válvula geralmente muda com o fluxo.
A pressão total do sistema é consumida por tubulações, conexões, trocadores de calor, filtros, bicos, elevação estática e outros equipamentos de processo. Em sistemas acionados por bomba, a pressão diferencial disponível também pode mudar de acordo com a curva da bomba e o ponto de operação.
Um ajuste rotulado como “linear” não garante uma relação linear entre o sinal do atuador e o fluxo do processo instalado. Da mesma forma, um corte percentual igual não garante que o sistema instalado permanecerá percentual igual.
Autoridade da válvula e participação na queda de pressão
Quando a válvula retém uma parcela substancial e relativamente estável da queda de pressão do sistema, sua característica instalada permanece mais próxima da característica inerente.
Quando a válvula recebe apenas uma pequena parcela da queda de pressão total do sistema em alta vazão, a característica instalada pode ser fortemente distorcida.
Três cenários de processo
Cenário A: Queda de pressão da válvula comparativamente constante
Se a queda de pressão da válvula for quase constante e o ganho do processo for previsível, um ajuste linear poderá fornecer uma resposta instalada útil.
Cenário B: Sistema bombeado com perda crescente na tubulação
Em um sistema de recirculação de água ou produtos químicos, as perdas na tubulação e no equipamento podem aumentar substancialmente à medida que o fluxo aumenta. Uma característica de percentagem igual pode compensar esta queda de pressão.
Cenário C: Ampla Faixa de Carga
Vapor, gás combustível, água de alimentação, água de resfriamento e sistemas utilitários de processo podem operar em uma ampla faixa de carga. A percentagem igual é frequentemente avaliada, mas o estilo do corpo da válvula, o interno reduzido, a estratégia de faixa dividida ou as válvulas paralelas podem ser mais importantes do que a característica por si só.
Rangeabilidade não é o mesmo que redução de processos
Rangeabilidade da válvula
A rangeabilidade inerente descreve a relação entre os coeficientes de fluxo controláveis máximo e mínimo sob condições de teste de válvula definidas.
Uma rangeabilidade publicada como 50:1, 100:1 ou 300:1 não é uma promessa de que o processo instalado possa controlar com precisão a mesma taxa de fluxo.
Rejeição de aplicativos
O turndown da aplicação é a relação entre os fluxos de processo mais altos e mais baixos que a malha de controle instalada deve regular de forma confiável.
A abertura real pode ser limitada pelo deslocamento mínimo controlável da válvula, dimensionamento, ganho instalado, atrito da sede e da gaxeta, resolução do atuador e do posicionador, precisão do medidor de vazão, ruído do sensor, ajuste do controlador, vazamento, cavitação, fluxo intermitente e bloqueado.
Como a característica do fluxo afeta o deslocamento da válvula
O mesmo Cv necessário pode corresponder a diferentes cursos da válvula, dependendo da característica selecionada e da curva de trim.
Sempre use a curva exata de capacidade versus deslocamento do fabricante e o resultado do dimensionamento instalado. Para a sequência completa de dimensionamento, consulte Como dimensionar uma válvula de controle.
Porcentagem igual versus linear por aplicação
| Aplicação | Ponto de partida | O que deve ser verificado |
|---|---|---|
| Redução de pressão com pressões estáveis | Linear pode ser avaliado | Variação de pressão, fluxo bloqueado, ruído e empuxo do atuador |
| Água bombeada ou circuito químico | Porcentagem igual é frequentemente avaliada | Curva da bomba, perdas na tubulação, vazão mínima e autoridade da válvula |
| Controle de carga de vapor | Porcentagem igual é comumente considerada | Faixa de carga, pressão, fluxo bloqueado e ruído |
| Controle de nível do tanque | Depende da geometria do processo e da estratégia de controle | Altura manométrica estática, comportamento da bomba e ganho do processo |
A seleção de características não pode corrigir a válvula errada
Mudar de percentual linear para percentual igual não corrigirá todos os problemas de controle.
- Corpo de válvula superdimensionado
- Cv máximo insuficiente
- Estilo de válvula incorreto
- Corte bloqueado ou erosivo
- Cavitação, intermitência ou ruído aerodinâmico grave
- Impulso ou torque do atuador insuficiente
- Zona morta do posicionador, fricção ou folga mecânica
Veja o Guia de seleção de válvula de controle quando a revisão da característica indicar que o conceito de corpo, interno ou atuador deve ser alterado.
Por que a caracterização do posicionador não é um substituto universal
Os posicionadores digitais e os sistemas de controle podem modificar a relação entre o sinal de comando e o deslocamento da válvula, mas não podem alterar o Cv nominal máximo da válvula, a geometria física do interno, a resolução mecânica, os limites de serviço severo ou a força do atuador.
Planilha de Seleção de Características do Comprador
- Defina o objetivo do controle.
- Fornece fluxo mínimo, normal e máximo com pressões e temperaturas correspondentes.
- Calcule Cv ou Kv instalado.
- Compare a participação da queda de pressão da válvula em toda a faixa de operação.
- Revise o deslocamento previsto em todos os casos operacionais.
- Defina a rejeição necessária do aplicativo.
- Revise a adequação do corpo da válvula e do interno.
- Verifique cavitação, flashing, fluxo obstruído, ruído, velocidade e erosão.
- Confirme o impulso ou torque do atuador, ação de falha e resolução do posicionador.
- Solicite a curva exata de capacidade versus deslocamento para o corte selecionado.
O que o fornecedor deve fornecer
- Designação selecionada do corpo da válvula e do interno
- Característica inerente
- Avaliado como Cv ou Kv
- Rangeabilidade inerente publicada para o corte exato selecionado
- Cv ou Kv necessário para cada caso de processo
- Viagem prevista com fluxo mínimo, normal e máximo
- Características instaladas ou revisão de ganho quando necessário
- Resultados de cavitação, flashing, fluxo bloqueado, ruído e velocidade
- Dimensionamento do atuador e suposições de utilidade mínima
- Configuração do posicionador e caracterização do sinal
Solicite uma revisão das características do fluxo
Envie à Vcore Valve os casos de fluxo mínimo, normal e máximo, pressões correspondentes, propriedades do fluido, abertura necessária, tipo de válvula, sinal do atuador e posição de falha.
Recursos técnicos relacionados
- Como dimensionar uma válvula de controle
- Guia de seleção de válvula de controle
- Produtos de válvula de controle industrial
- Opções de trim da válvula de controle para cavitação e redução de ruído
- Guia de seleção de atuador de válvula
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre uma válvula de controle linear e de porcentagem igual?
Uma característica linear inerente fornece incrementos aproximadamente iguais de coeficiente de fluxo para incrementos iguais de deslocamento sob queda constante de pressão da válvula. Porcentagem igual fornece alterações percentuais aproximadamente iguais no coeficiente de fluxo existente.
Qual é a característica de uma válvula de controle instalada?
É a relação real entre o deslocamento da válvula e o fluxo do processo após a válvula ser instalada no sistema de tubulação.
Quando uma válvula de controle de porcentagem igual deve ser selecionada?
É frequentemente avaliado quando a faixa de fluxo necessária é ampla ou quando a queda de pressão disponível na válvula diminui significativamente à medida que o fluxo aumenta.
Quando uma válvula de controle linear deve ser selecionada?
Pode ser considerado quando a queda de pressão através da válvula permanece comparativamente estável e o processo suporta uma relação mais direta entre deslocamento e capacidade.
A rangeabilidade da válvula é o mesmo que a redução do processo?
Não. A rangeabilidade inerente é uma característica testada da válvula. A redução da aplicação é a taxa real de fluxo de processo máximo e mínimo que o circuito instalado deve controlar.
Um posicionador digital pode transformar uma válvula linear em porcentagem igual?
Ele pode modificar a relação entre o sinal de comando e o deslocamento, mas não pode alterar o ajuste físico, o Cv nominal, a força do atuador ou os limites de serviço severo.
