Diferencias entre los tipos de válvulas de compuerta y sus aplicaciones

Como componente de control clave en los sistemas de tuberías de fluidos, la función principal de una válvula de compuerta es abrir o cerrar completamente el medio mediante el movimiento vertical del disco de compuerta. Si bien todos los tipos de válvulas de compuerta siguen este principio básico, se pueden subdividir en varios tipos, como válvulas de compuerta de vástago ascendente-, válvulas de compuerta de vástago no-ascendente-, válvulas de compuerta de tipo paralelo-y válvulas de compuerta de tipo cuña-.valvulas, según las diferencias en el diseño estructural, la forma del sellado y los escenarios aplicables. Cada tipo exhibe características distintas en aplicaciones específicas.

Diferencias estructurales entre válvulas de compuerta de vástago-ascendente y no-ascendente-

Las principales diferencias entre las válvulas de compuerta con vástago ascendente-y sin-vástago ascendente- residen en la conexión entre el vástago de la válvula y el disco de compuerta, así como en su visibilidad externa. La tuerca del vástago de una válvula de compuerta de vástago ascendente-se fija directamente al disco de compuerta. Cuando el volante hace girar el vástago de la válvula, el vástago se mueve verticalmente junto con el mecanismo roscado, impulsando simultáneamente el disco de compuerta. Durante este proceso, la parte expuesta del vástago de la válvula refleja directamente la altura de apertura del disco de la compuerta-la altura del vástago de la válvula aumenta, correspondiente a la carrera de apertura del disco de la compuerta. El operador puede determinar directamente la apertura de la válvula observando la posición del vástago de la válvula. Esta característica de "visualización" lo hace particularmente adecuado para aplicaciones que requieren un control preciso de los estados de apertura y cierre. Además, las válvulas de compuerta de vástago ascendente-, al aislar el vástago de la válvula del medio (generalmente equipado con un sello de prensaestopas), reducen el riesgo de corrosión del vástago inducida por el medio-. El mantenimiento solo requiere el reemplazo del empaque, lo que resulta en una mayor confiabilidad-a largo plazo.

Por el contrario, la tuerca del vástago de una válvula de compuerta de vástago no-ascendente- está incrustada directamente en el disco de compuerta. El vástago de la válvula en sí no se mueve con el disco de compuerta; en cambio, su rotación impulsa la tuerca, que sube y baja el disco de la compuerta. Externamente, el vástago de la válvula permanece fijo (sólo gira, no se mueve). La posición abierta del disco de la compuerta no puede determinarse directamente por la posición del vástago; Se requiere un indicador de apertura adicional (como un dial o sensor). La ventaja de una válvula de compuerta de vástago no-ascendente- radica en su estructura compacta, lo que la hace particularmente adecuada para su instalación en sistemas de tuberías con espacio limitado (como redes de tuberías subterráneas o tuberías de equipos internos). Sin embargo, su rendimiento de sellado requiere una mayor calidad del empaque y precisión en el mecanizado del vástago. La degradación del embalaje con el tiempo puede aumentar el riesgo de fuga de medios.

Principios de sellado de válvulas de compuerta de tipo-paralela y de cuña

Según su estructura de sellado, las válvulas de compuerta se pueden dividir en dos categorías: de tipo paralelo y de cuña-. La principal diferencia entre estos dos tipos radica en el diseño de la superficie de contacto entre el disco de compuerta y el asiento de la válvula. Las superficies de sellado de la compuerta y del asiento de una válvula de compuerta paralela son paralelas entre sí y el sello se logra mediante la presión vertical de la compuerta. Este diseño tiene una estructura simple y es fácil de fabricar. La superficie plana de la compuerta y el asiento los hace menos susceptibles a la obstrucción debido a partículas en el medio. Esto lo hace adecuado para transportar fluidos que contienen partículas sólidas (como carbón pulverizado y lodos) o para aplicaciones donde la limpieza de la superficie de sellado es menos crítica. Sin embargo, dado que las válvulas de compuerta paralelas dependen de dispositivos de sujeción externos (como resortes o cuñas superiores) para sellar, la presión de sellado puede ser insuficiente bajo alta presión. Por lo tanto, normalmente solo se utilizan en sistemas de tuberías de baja-presión (PN menor o igual a 1,6 MPa) o presión atmosférica.

Las válvulas de compuerta de cuña, por otro lado, utilizan una válvula de compuerta en forma de cuña-para crear un sello autoapretable entre la compuerta y el asiento. La puerta está diseñada con superficies biseladas en un cierto ángulo (generalmente de 2 a 5 grados) en ambos lados. Cuando la válvula está cerrada, la compuerta se presiona contra el asiento por la acción combinada de la presión del medio y el empuje del vástago de la válvula. La interacción entre las superficies biseladas genera un componente de fuerza radial, que sella herméticamente las superficies de sellado y mejora la confiabilidad del sellado. El rendimiento de sellado de las válvulas de compuerta tipo cuña-mejora al aumentar la presión (el efecto de auto-apriete es más pronunciado a altas presiones). Son adecuados para aplicaciones de media- y alta-presión (PN inferior o igual a 10 MPa o incluso superior) y se utilizan ampliamente en industrias con estrictos requisitos de sellado, como la industria petroquímica y la generación de energía. Sin embargo, cabe señalar que las válvulas de compuerta tipo cuña-requieren una alta precisión de mecanizado para la compuerta y el asiento. Las desviaciones en el ángulo de bisel o los rayones en la superficie de sellado pueden provocar que se pegue (especialmente en entornos de baja-temperatura donde el medio se contrae).

Selección dirigida a escenarios de aplicación

Las diferencias en las características de los diferentes tipos de válvulas de compuerta determinan directamente los límites de sus aplicaciones aplicables. Las válvulas de compuerta de vástago ascendente-, debido a su apertura visible, se usan a menudo en aplicaciones que requieren operación manual frecuente o monitoreo estricto del estado de la válvula (como líneas principales de vapor de fábrica y sistemas de suministro de agua contra incendios). Las válvulas de compuerta de vástago oculto-, debido a su estructura compacta, son más adecuadas para aplicaciones con espacio limitado dentro de tuberías o equipos enterrados (como redes urbanas de drenaje y suministro de agua subterránea y sistemas hidráulicos de máquinas herramienta). Las válvulas de compuerta paralela, debido a su resistencia a las partículas, se usan comúnmente en tuberías de lodos en industrias como la minería y la metalurgia. Las válvulas de compuerta de cuña, con sus ventajas de sellado de alta-presión, se han convertido en la opción principal para oleoductos y gasoductos y sistemas de vapor de alta-presión en plantas de energía térmica.

En resumen, las diferencias en los tipos de válvulas de compuerta son esencialmente el resultado de adaptar el diseño estructural a los requisitos funcionales. En la selección del proyecto real, se debe dar una consideración integral a las características del medio (limpieza, presión, temperatura), las limitaciones del espacio de instalación y los requisitos operativos y de mantenimiento. Al hacer coincidir con precisión el tipo de válvula de compuerta, se puede garantizar un funcionamiento seguro y eficiente del sistema de tuberías.