Desempenho da válvula de controle com pressão constante.
Primeiro, vamos imaginar uma válvula de controle instalada na base de uma barragem, liberando água do reservatório. Dada uma altura constante da água no reservatório, a pressão a montante (hidrostática) na válvula também será constante.
Vamos supor que essa pressão a montante constante seja de 20 PSI (correspondente a aproximadamente 46 pés de coluna de água acima da entrada da válvula). Com a válvula descarregando no ar, a pressão a jusante será essencialmente zero.
Esse conjunto de condições a montante e a jusante garante uma queda de pressão constante de 20 PSI em toda a nossa válvula de controle, para todas as condições de fluxo:
Desempenho da válvula de controle com pressão constante
Além disso, suponhamos que a válvula de controle tenha uma característica inerente “linear” e uma capacidade máxima de fluxo (classificação Cv) de 18. Isso significa que o Cv da válvula será 18 a 100% aberto, 13,5 a 75% aberto, 9 a 50% aberto, 4,5 a 25% aberto e 0 a totalmente fechado (0% aberto).
Podemos traçar o comportamento dessa válvula de controle nessas quatro posições da haste, representando graficamente a quantidade de fluxo através da válvula para graus variados de queda de pressão na válvula.
O resultado é um conjunto de curvas características (Nota) para nossa válvula de controle hipotético:
Nota: Para os leitores com experiência em eletrônica, o conceito de “curvas características” para uma válvula de controle é exatamente o mesmo que o de curvas características para transistores. Em vez de traçar a quantidade de corrente que um transistor bipolar passará através de seu terminal coletor (I C ), dadas quantidades variáveis de queda de tensão coletor-emissor (V CE ), estamos traçando a taxa de fluxo de água através da válvula (Q), dada a variação quantidades de pressão de alimentação (ΔP).
Cada curva no gráfico rastreia a quantidade de fluxo através da válvula em uma posição constante da haste, para diferentes quantidades de queda de pressão aplicada.
Por exemplo, olhando a curva que representa 50% de abertura (Cv = 9), podemos ver que a válvula deve fluir cerca de 42 GPM a 22 PSI, cerca de 35 GPM a 15 PSI, cerca de 20 GPM a 5 PSI e assim por diante. Obviamente, podemos obter esses mesmos valores de fluxo simplesmente avaliando a fórmula Q = Cv√ΔP (que é de fato o que eu costumava traçar essas curvas), mas o objetivo aqui é aprender a interpretar o gráfico.
Podemos usar esse conjunto de curvas características para determinar como essa válvula responderá em qualquer instalação, sobrepondo outra curva no gráfico chamada linha de carga, descrevendo a queda de pressão disponível para a válvula em diferentes taxas de fluxo.
Como sabemos que nossa barragem hipotética fornece 20 PSI constantes na válvula de controle para todas as condições de fluxo, a linha de carga da barragem será uma linha vertical a 20 PSI:
Observando os pontos de interseção entre as curvas características da válvula e a linha de carga, podemos determinar as taxas de fluxo da barragem nessas posições da haste:
Se fôssemos representar graficamente esta tabela, plotando o fluxo versus a posição da haste , obteríamos um gráfico muito linear. Observe como 50% de abertura nos dá o dobro do fluxo que 25% de abertura e 100% abrem quase o dobro do fluxo que 50% de abertura.
Isso nos diz que nossa válvula de controle responderá linearmente quando operada sob essas condições (ou seja, operando com uma queda de pressão constante).