¿Qué son los vórtices y las turbulencias en los efectos hidrodinámicos de las válvulas de mariposa?

Los vórtices y turbulencias generados por válvulas de mariposa durante el funcionamiento son dos fenómenos importantes en la dinámica de fluidos. Afectan directamente el rendimiento de la válvula, la eficiencia energética y la estabilidad de vibración del sistema.

Vórtice

Causas:

Vórtice se refiere a la estructura de flujo giratorio que se forma cuando el fluido fluye a través de la válvula de mariposa. Este vórtice suele formarse a ambos lados de la placa de mariposa, formando uno o más vórtices. La formación de vórtices se ve afectada principalmente por el campo de flujo alrededor de la válvula, especialmente cuando la placa de mariposa está cerrada o parcialmente cerrada.

Factores de influencia:

Forma del disco: Diferentes formas de discos provocarán diferentes formas de vórtices. Normalmente, los bordes y la parte posterior de la placa de mariposa son áreas críticas para la formación de vórtices.

Velocidad del flujo: los fluidos de alta velocidad tienen más probabilidades de formar vórtices, por lo que la velocidad del flujo es un factor clave en la generación de vórtices.

Apertura de la válvula de mariposa: Cuando la válvula está parcialmente cerrada, suele ser más fácil que se formen vórtices. En estado cerrado, la formación de vórtices puede ser más significativa.

Impacto y problemas:

Pérdida de energía: las corrientes parásitas pueden provocar pérdidas locales de energía, lo que resulta en una disminución de la eficiencia del sistema.

Vibración: La presencia de corrientes parásitas puede provocar vibraciones en el sistema, afectando negativamente la estructura de válvulas y tuberías.

Turbulencia

Causas:

La turbulencia se refiere al estado de flujo caótico, giratorio e irregular que ocurre cuando el fluido pasa a través de una válvula de mariposa. La turbulencia generalmente ocurre cuando el caudal es alto, la válvula está parcialmente cerrada o la superficie del disco tiene estructuras geométricas irregulares.

Factores de influencia:

Velocidad del flujo: los fluidos de alta velocidad tienen más probabilidades de formar turbulencias. La turbulencia suele ocurrir dentro de un cierto rango de números de Reynolds, que están directamente relacionados con la velocidad del flujo.

Forma del disco: La geometría irregular en la superficie del disco puede contribuir a la aparición de turbulencias.

Apertura de la válvula: Es más probable que una válvula de mariposa parcialmente cerrada cause turbulencias.

Impacto y problemas:

Mayor resistencia: la turbulencia aumenta la resistencia del sistema, lo que provoca que la caída de presión aumente y la eficiencia del sistema disminuya.

Ruido: Las turbulencias suelen ir acompañadas de ruido, que puede afectar negativamente al entorno de trabajo.

Formas de reducir los remolinos y las turbulencias:

Optimice el diseño de la placa de mariposa:

El diseño de la placa de mariposa aerodinámicamente optimizado puede reducir la interacción entre la placa de mariposa y el fluido y reducir la aparición de vórtices.

Controlar el caudal:

Reducir el caudal del fluido puede reducir la generación de remolinos y turbulencias. Esto se puede lograr ajustando la apertura de la válvula o agregando dispositivos de amortiguación adecuados al sistema.

Tratamiento de superficie lisa:

Mantener la suavidad de la superficie de la placa de mariposa y reducir la presencia de estructuras geométricas irregulares ayuda a reducir la aparición de turbulencias.

Optimice el diseño del sistema:

Al optimizar el diseño de tuberías y válvulas y evitar rutas de flujo demasiado curvas, puede ayudar a reducir los efectos de la turbulencia.