¿Qué son las válvulas de compuerta?

Válvulas de compuerta: usos, principios de funcionamiento, tipos, ventajas y desventajas y diferencias con las válvulas de globo

 

En las tuberías, a menudo se ven válvulas que requieren muchos giros del volante para abrirse o cerrarse por completo.-Esas son válvulas de compuerta. Mucha gente sabe que se utilizan para cerrar el flujo de fluido, pero existen reglas específicas sobre cuándo usarlos y cuándo no.

 

Esta guía explica las válvulas de compuerta en su totalidad, incluido cómo funcionan, sus tipos, ventajas y desventajas, y las diferencias clave con las válvulas de globo.

1. ¿Para qué se utiliza una válvula de compuerta?

El propósito principal de una válvula de compuerta esSólo para servicio completamente abierto o completamente cerrado.. No está diseñado para regular el flujo; solo controla "encendido" o "apagado". Cuando está completamente abierta, la compuerta se retrae completamente dentro del capó, dejando el paso de flujo sin obstrucciones con una pérdida de presión extremadamente baja-insignificante para la mayoría de las aplicaciones. Esto es fundamental en tuberías de larga-distancia o sistemas sensibles a la caída de presión.

 

Por ejemplo, en una tubería de agua DN300, una válvula de compuerta completamente abierta casi no causa restricción de flujo, mientras que una válvula de globo completamente abierta crea una resistencia significativa. Por lo tanto, las válvulas de compuerta suelen ser la primera opción para aplicaciones de aislamiento que requieren baja resistencia al flujo, sellado bi-direccional y paso total.

 

2. Principio de funcionamiento de la válvula de compuerta

Las válvulas de compuerta son válvulas de movimiento-lineal. Al girar el volante (o usar un actuador eléctrico/neumático), el vástago se mueve hacia arriba y hacia abajo linealmente, impulsando la compuerta. Al girar el volante en una dirección, la compuerta baja hasta que se asienta firmemente, cerrando el flujo; girándolo en la dirección opuesta se eleva la puerta, abriendo el paso.

 

Un punto que comúnmente se pasa por alto:Las válvulas de compuerta no deben estar parcialmente abiertas.. Cuando la compuerta está parcialmente abierta, los medios de alta-velocidad limpian intensamente la superficie de sellado inferior. Esto crea rápidamente ranuras en la superficie de sellado, lo que hace que la válvula pierda su capacidad de cierre.

Muchas fallas en el campo ocurren cuando las válvulas de compuerta se usan incorrectamente para estrangular, lo que resulta en fallas prematuras en tan solo unos meses.

 

3. Componentes principales de unválvula de compuerta

Aunque las válvulas de compuerta parecen simples, varios componentes clave determinan la vida útil y el rendimiento:

• Cuerpo: Resiste la presión de la tubería. Los materiales comunes incluyen hierro fundido (hasta PN16), acero fundido (WCB para alta temperatura y presión) y acero inoxidable (CF8/CF8M para medios corrosivos). Según API 600, la presión de prueba de carcasa para válvulas de compuerta de acero fundido es 1,5 veces la presión nominal.
• Puerta: El tipo cuña-es el más común, con un ángulo de cuña de aproximadamente 5 grados. Las puertas de cuña flexibles se adaptan a la deformación térmica; Las puertas de cuña dividida resisten los atascos causados ​​por la expansión y contracción térmica.
• Provenir: Disponible comotallo ascendenteyvástago no-ascendente. Un vástago ascendente se extiende hacia arriba cuando se gira el volante, lo que permite la confirmación visual del estado abierto/cerrado. Un vástago no-ascendente no se extiende, lo que lo hace adecuado para espacios de instalación limitados, como fosos de válvulas subterráneos.
• Embalaje: Normalmente grafito o PTFE, que evita fugas a lo largo del vástago. Según ISO 15848, el empaque de bajas-emisiones puede controlar las fugas por debajo de 50 ppm.

 

4. Tipos de válvulas de compuerta

Clasificados por estructura de puerta, los tipos comunes incluyen:

• Cuña sólida: Básico y económico, pero propenso a atascarse bajo grandes fluctuaciones de temperatura o tensión desigual en la tubería.
• Cuña flexible: Cuenta con una ranura circunferencial para mayor flexibilidad, se ajusta automáticamente a los cambios de temperatura y reduce los atascos.
• Cuña partida: Consta de dos secciones de compuerta separadas por resortes, lo que permite la alineación automática para un sellado confiable y resistencia a la unión inducida por tensión-de la tubería.
• diapositiva paralela: Compuerta plana que sella mediante diferencial de presión, ampliamente utilizada en sistemas de vapor como aislamiento de vapor principal en plantas de energía.

Además, las válvulas de compuerta se clasifican como de vástago ascendente o de vástago no ascendente, como se mencionó anteriormente.Puerto completolas válvulas de compuerta tienen un diámetro interior correspondiente al de la tubería;puerto reducidoLas válvulas tienen un diámetro más pequeño, lo que ofrece un costo más bajo pero una resistencia al flujo ligeramente mayor.

 

5. Ventajas y desventajas de la válvula de compuerta

Ventajas

• Resistencia al flujo extremadamente baja cuando está completamente abierta, casi equivalente a una tubería recta.
• Sellado bi-direccional con igual presión nominal en ambas direcciones del flujo.
• Adecuado para diámetros grandes (comúnmente DN50 a DN1200) a un costo menor que las válvulas de bola.
• Amplia compatibilidad con medios: agua, aceite, vapor, ácidos y álcalis débiles, etc.

 

Desventajas

• Largo tiempo de operación: una válvula de compuerta manual DN300 requiere de 10 a 20+ vueltas del volante para alcanzar su carrera completa.
• Nunca debe usarse para regular el flujo, ya que esto daña rápidamente las superficies de sellado.
• Mantenimiento ligeramente más complejo en comparación con las válvulas de globo, especialmente si las compuertas de cuña se atascan.
• Las válvulas de compuerta de vástago ascendente requieren espacio superior para la extensión del vástago.

 

6. Aplicaciones típicas

• Tuberías de agua de larga-distancia: Troncales de abastecimiento de agua desde plantas potabilizadoras a redes urbanas, donde se requiere baja resistencia al flujo.
• Industria petroquímica: Parte inferior de las torres atmosféricas, aislamiento de entrada/salida del tanque que requiere un cierre confiable.
• Centrales eléctricas: agua en circulación, sistemas de agua de refrigeración y aislamiento de vapor de baja-presión.
• Sistemas de protección contra incendios: Descarga de bombas contra incendios y válvulas de aislamiento principales de anillo; Muchos códigos especifican válvulas de compuerta de vástago ascendente para indicación visual de apertura/cierre.

 

7. Válvula de compuerta versus válvula de globo

Mucha gente confunde las válvulas de compuerta y las válvulas de globo, pero sus diferencias son claras:

• Función: Las válvulas de compuerta son solo para servicio de apertura y cierre; Las válvulas de globo pueden regular el flujo.
• Resistencia al flujo: Las válvulas de compuerta tienen una resistencia cercana a-cero cuando están completamente abiertas; Las válvulas de globo tienen una resistencia significativamente mayor incluso cuando están completamente abiertas debido al cambio de dirección del flujo.
• Dirección de sellado: Las válvulas de compuerta son bi-direccionales; Las válvulas de globo son generalmente unidireccionales y pueden sellar mal si se instalan al revés.
• Solicitud: Válvulas de globo para operación frecuente o regulación de flujo; Válvulas de compuerta para aislamiento de líneas troncales con accionamiento poco frecuente.

En resumen: válvulas de compuerta para aislamiento, válvulas de globo para regulación. Una selección incorrecta genera costes innecesarios o fallos prematuros.

 

8. Parámetros de selección clave

Al seleccionar una válvula de compuerta, confirme los siguientes parámetros:

• Presión nominal (PN o Clase), por ejemplo, PN16, Clase 150, Clase 300
• Tamaño del orificio (DN o NPS)
• Temperatura del medio (afecta la selección de material y el tipo de compuerta)
• Vástago ascendente o no-ascendente (según el espacio de instalación y la conveniencia de inspección)
• Tipo de accionamiento (volante, engranaje helicoidal, eléctrico, neumático)

Ejemplo: una tubería de agua caliente DN200 con un medio de 120 grados y una presión de 1,6 MPa es muy adecuada-para un cuerpo de acero fundido, una compuerta de cuña flexible y una válvula de compuerta de vástago ascendente. Para instalación enterrada, se requiere un diseño de vástago no ascendente.

 

Resumen

Las válvulas de compuerta se encuentran entre las válvulas de aislamiento más simples y confiables en tuberías industriales-cuando se usan correctamente.

Recordar:sólo completamente abierto o completamente cerrado, nunca parcialmente abierto; ideal para aplicaciones de gran-diámetro y baja-resistencia al flujo-. Para regular el flujo, utilice en su lugar una válvula de globo.