Per flow cv, definito anche fattore di portata, si intende il coefficiente di flusso di una valvola: un parametro di resistenza idraulica che permette di misurarne la capacità di flusso. Durante la progettazione degli impianti industriali costituisce uno degli elementi chiave per la scelta delle valvole: calcolare il flow cv permette ai progettisti di garantire il funzionamento, l’efficienza e la sicurezza dell’interno impianto.
Il fattore di portata rappresenta quindi un parametro molto importante per la scelta delle valvole: aiuta i progettisti nel determinare la loro dimensione, il grado di apertura e il design. Infatti, se il coefficiente è più piccolo rispetto a quello richiesto, questo può causare il sottodimensionamento della valvola, con conseguente carenza di fluido, il guasto delle apparecchiature o una caduta di pressione maggiore a quella prevista.
Al contrario, un valore di flow cv più alto determina l’installazione di valvole più grandi e sovradimensionate, con conseguente aumento dei costi, oltre a pressioni e velocità più elevate che possono causare cavitazioni e possibili erosioni del trim. Per questo motivo i moderni programmi per la progettazione degli impianti industriali, come il software ESApro Head Loss, partendo dal modello tridimensionale dell’impianto permettono di calcolare le perdite di carico presenti su una linea di piping e di analizzare il Cv di ogni valvola. Il software di ESAin, inoltre, ricava in modo automatico la sequenza dei componenti inseriti sulla linea di piping, genera fogli di calcolo con i dati geometrici e associa a ogni componente il suo coefficiente di resistenza.
Scopriamo insieme come si calcola il flow cv per ogni tipo di fluido e i fattori che possono influenzare il valore finale del coefficiente.
Come viene definito il coefficiente di flusso di una valvola
Questo parametro viene rappresentato con modalità diverse rispetto alla normativa di riferimento applicabile: il fattore di portata, o flow coefficient, viene infatti definito dalla normativa europea con le lettere “Kv”, mentre in quella americana con “Cv”. Il flow cv, inoltre, può essere utilizzato per ogni tipo di valvola, ma anche per altri componenti idraulici dell’impianto ed è influenzato da una serie di parametri:
- Il diametro nominale: all’aumentare delle dimensioni delle valvole aumentano anche i coefficienti di flusso.
- Tipologia della valvola: il coefficiente varia rispetto alla struttura del componente utilizzato. Ad esempio, le valvole a sfera hanno generalmente un fattore di portata maggiore rispetto ai modelli a globo: in quest’ultima tipologia, inoltre, il Cv può variare rispetto alla modalità di controllo del flusso, che può essere libero o a flusso avviato.
Il valore del fattore di portata viene generalmente indicato dal produttore all’interno della scheda tecnica del modello scelto: chi si occupa della progettazione degli impianti industriali dovrà quindi calcolare con precisione i valori di flow cv, per scegliere le valvole più idonee alla tipologia di impianto che si intende realizzare. Infatti, al pari del calcolo della schedula delle tubazioni, anche la definizione del flow cv è un fattore indispensabile per garantire la sicurezza dell’intera linea di piping e per evitare problemi o malfunzionamenti che potrebbero danneggiare l’impianto e le persone che lavorano al suo interno.
Come calcolare il flow cv
Come anticipato, il coefficiente Cv è un numero che rappresenta la capacità di una valvola di far passare al suo interno un fluido: maggiore è il suo valore maggiore sarà anche il flusso che l’attraversa. Questo parametro viene inoltre influenzato dall’apertura della valvola: si registra infatti il valore più alto quando è completamente aperta.
Prendendo come riferimento la normativa americana, possiamo definire US gal/min e lbf/in2 come le unità di misura del fattore di portata, ma possono essere presenti anche altre unità di misura, come l/min, Imp gal/min e lbf/in². Il calcolo del Cv varia rispetto alla tipologia di fluido, possiamo quindi utilizzare diverse formule per il calcolo del coefficiente di flusso:
- Per i liquidi. Il fattore di portata è pari a Q*√(SG/ΔP), dove Q indica la velocità del flusso (in galloni al minuto), SG il peso specifico del fluido (in caso di acqua = 1), ΔP è la caduta di pressione (in psi). Per i liquidi, possiamo quindi definire il coefficiente Cv come il volume di acqua a 60°F che percorrerà la valvola con una caduta di pressione di 1 psi.
- Per i gas. Il flow cv è pari a 0.06223Q √[(T *SG)/{Z*(P1² – P2² )}, dove Q è la portata, P1 e P2 rispettivamente la pressione a monte e a valle, Z la temperatura assoluta e SG il peso specifico, che per l’aria è pari a 1.
