Cálculo de KVs de una familia de válvulas de globo de paso recto

Abstract

La empresa fabricante de válvulas, Saval de Válvulas SA, quiere estudiar y calcular las pérdidas de cargas existentes en sus válvulas de globo de paso recto con el objetivo de calcular así los coeficientes KV de todas las válvulas de dicha familia (desde DN 15 hasta DN 400). Para ello se requiere hacer un estudio mediante el programa de simulación CFD ANSYS FLUENT para hallar la perdida de carga de la forma más precisa posible. Para llevar a cabo el proyecto, recurriremos a los conocimientos básicos de la mecánica de fluidos para conocer las bases del comportamiento de los flujos de fluidos en tuberías y sistemas hidráulicos. De esta forma conoceremos también los problemas y el origen de las pérdidas de carga, así como la importancia del cálculo del KV en este tipo de accesorios. En lo referente al modelado CAD, no tendremos que trabajar esta área dado que las válvulas están previamente diseñadas por la empresa. Por lo que, los modelos serán suministrados, de esta forma solo tendremos que adaptar la geometría (si se requiere) para realizar la simulación y obtener resultados. Los cálculos se realizarán con el software de estudio CFD, ANSYS FLUENT. A lo largo del trabajo profundizaremos en el funcionamiento de los programas de MEF para entender mejor los resultados y problemas que podamos encontrar a la hora de usar ANSYS. Una vez obtenidos los resultados del estudio de una de las válvulas de la familia, se hará un estudio de las distribuciones de presión, velocidad, perdidas obtenidas y KV calculados. Tras el análisis, procederemos a realizar el mismo método de cálculo para todas las válvulas de la familia, para así equiparar todos los resultados obtenidos y sacar las conclusiones apropiadas sobre el proyecto.

The valve manufacturer, Saval de Válvulas SA, wants to study and calculate the existing pressure losses in their straight-way globe valves with the purpose of calculating the KV coefficients of all the valves of this family (from DN 15 to DN 400). For this purpose, it’s required a CFD study using the CFD simulation program ANSYS FLUENT to find the pressure drop as accurately as possible. To carry out the project, we will use the basic knowledge of fluid mechanics to learn the behaviour of fluid flows in pipes and hydraulic systems. In this way, we will also learn about the problems and the origin of head losses, as well as the importance of calculating the KV in this type of fittings. Regarding CAD modelling and design, we won’t have to work in this area as the valves are previously designed by the company. Therefore, the models will be supplied, so we will only have to adapt the geometry (if required) to perform the simulation and obtain results. The calculations will be carried out with the CFD study software, ANSYS FLUENT. Throughout the work we will go deeper into the operation of the FEM programs to understand the results and problems that we can find when using ANSYS. Once the results of the study of one valve out of the family have been obtained, we will analyse the pressure distributions, velocity, losses obtained and KV calculated. After the analysis, we will proceed to carry out the same calculation method for all the valves in the family, to compare all the results obtained and draw the final conclusions as appropriate for the project