Válvula de compuerta - Cómo funcionan

Una válvula de compuerta es una válvula de control que permite el paso del fluido sin obstrucciones o lo detiene. La principal ventaja de una válvula de compuerta es su paso recto y sin obstrucciones, que induce una pérdida de presión mínima sobre la válvula. El orificio sin obstrucciones de una válvula de compuerta también permite el paso de un cerdo en los procedimientos de limpieza de tuberías, a diferencia de las válvulas de mariposa. Sin embargo, las válvulas de compuerta son más lentas que las de cuarto de vuelta y sólo deben utilizarse en posición totalmente abierta o cerrada, no para regular el caudal. Existen válvulas de compuerta automatizadas con actuador eléctrico o neumático, pero una válvula de compuerta manual resulta rentable, ya que las válvulas de compuerta suelen utilizarse con poca frecuencia. Las válvulas de compuerta también suelen denominarse válvulas de esclusa.

Índice de contenidos

• Símbolo de válvula de compuerta
• Diagrama y piezas de la válvula de compuerta
• Funcionamiento de la válvula de compuerta
• Tipos de válvulas de compuerta
• Aplicaciones de válvulas de compuerta
• Preguntas frecuentes

Símbolo de válvula de compuerta

El símbolo de la válvula de compuerta tiene dos triángulos que apuntan hacia el centro de una línea vertical, como se ve en la figura 2. Esta figura se utiliza habitualmente en los diagramas de tuberías e instrumentación (P&ID). Lea nuestro artículo sobre símbolos de válvulas para obtener más información.

Diagrama y piezas de la válvula de compuerta

Una válvula de compuerta tiene siete partes principales, que pueden verse en la figura 3, que son: volante (A), vástago (B), junta (C), bonete (D), cuerpo de la válvula (E), brida (F) y compuerta (G). Una válvula de compuerta bridada o roscada es el tipo de conexión más común para conectar la válvula a una aplicación. Además, en función del diseño y la aplicación específicos, el volante, el vástago, el bonete y la compuerta pueden tener diferentes diseños para adaptarse a distintas aplicaciones. Sin embargo, la función principal de las piezas de la válvula de compuerta sigue siendo la misma. Siga leyendo para encontrar esas secciones.

Funcionamiento de la válvula de compuerta

Una válvula de compuerta funciona de forma similar a otras válvulas. Para abrir la válvula, gire el volante (A), que mueve la compuerta (G) hacia arriba o hacia abajo en el vástago (B) a través de las roscas. Una válvula de compuerta requiere más de un giro de 360° para abrirse o cerrarse completamente. Cuando la compuerta se levanta, abre la entrada a la salida permitiendo un paso sin obstáculos para que fluya el medio. Cuando la compuerta se baja, se cierra y bloquea el flujo del medio.

La relación entre el recorrido vertical de la compuerta y el caudal es no lineal para una válvula de compuerta, produciéndose los mayores cambios cerca del cierre completo. Cuando se utiliza para regular el caudal, la velocidad relativamente alta del flujo en la apertura parcial provoca el desgaste de la compuerta y del asiento, lo que, junto con las posibles vibraciones de la compuerta, acorta la vida útil de la válvula. Por lo tanto, una válvula de compuerta sólo debe utilizarse para el control de encendido/apagado.

Método de accionamiento de válvulas de compuerta

Existen tres tipos principales de métodos de accionamiento de válvulas de compuerta:

1. Válvula de compuerta manual: Una válvula de compuerta manual tiene un volante que gira manualmente para abrir o cerrar la válvula, como se muestra en la figura 3. Esto requiere un usuario in situ para hacer girar la rueda. Una válvula de compuerta manual es la más económica, sobre todo porque el uso de las válvulas de compuerta una vez instaladas suele ser bajo.
2. Válvula de compuerta neumática: Una válvula de compuerta neumática utiliza un actuador neumático en lugar de un volante. Utilizando aire comprimido, el actuador puede hacer girar el vástago para subir o bajar la compuerta. Esto permite su funcionamiento a distancia sin necesidad de un usuario in situ, pero requiere un sistema neumático in situ.
3. Válvula de compuerta eléctrica: Una válvula de compuerta eléctrica utiliza un motor eléctrico en lugar de un volante. Utilizando energía eléctrica, el actuador hace girar el vástago para subir o bajar la compuerta. Esto permite que funcione a distancia sin necesidad de que haya un usuario in situ, pero requiere energía eléctrica in situ. También se denominan válvulas de compuerta motorizadas.

Tipos de válvulas de compuerta

La compuerta viene en varios diseños y tecnologías para producir un sellado eficaz para diferentes aplicaciones.

Válvula de guillotina

Una válvula de guillotina se utiliza para fluidos espesos y sólidos secos a granel. El portón es una sola pieza de metal, que suele ser puntiaguda como un cuchillo. Estas válvulas son autolimpiables, ya que pasan por los anillos del asiento cada vez que se abren y se cierran.

Válvula de compuerta de cuña

Una válvula de compuerta de cuña tiene una compuerta en forma de cuña que se asienta sobre dos asientos inclinados, como se ve en la Figura 4 Etiquetada A. Además de la fuerza primaria creada por la presión del fluido, una elevada fuerza de acuñamiento sobre los asientos creada por el apriete de los vástagos ayuda al sellado. La compuerta en forma de cuña no se adhiere al asiento en caso de alta presión diferencial del fluido y tiene una mayor vida útil debido a un menor "roce" en los asientos. Sin embargo, las válvulas de compuerta en forma de cuña tienen una carga de compresión adicional sobre los asientos que puede provocar el agarrotamiento térmico y la restricción de la apertura de la válvula debido a la dilatación.

Válvula de compuerta de corredera paralela

Una válvula de compuerta de corredera paralela tiene una compuerta plana y asientos paralelos a ella. Las válvulas de compuerta de corredera paralela utilizan la presión de la línea y el posicionamiento para realizar un cierre hermético. Las puertas planas constan de dos piezas y tienen un muelle en el centro. El muelle empuja las piezas hacia los asientos para mejorar la estanqueidad. Debido a su diseño inherente, las válvulas de compuerta paralelas tienen una ventaja de seguridad en aplicaciones de alta temperatura. Además, al no haber acción de cuña en las compuertas paralelas, los pares de cierre son comparativamente menores, lo que se traduce en actuadores más pequeños y menos costosos o en un menor esfuerzo manual. Debido a su deslizamiento en la posición, las puertas paralelas mantienen la suciedad alejada de las superficies de asiento.

Válvulas de compuerta de losa

Las compuertas de placa, también denominadas válvulas de compuerta pasante, son compuertas de una sola unidad que incluyen un orificio del tamaño del agujero. El orificio está en línea con los anillos de dos asientos en estado abierto. Esta alineación crea un flujo suave con mínimas turbulencias. Este diseño exclusivo permite una pérdida de presión mínima en el sistema y es perfecto para el transporte de petróleo crudo y líquidos de gas natural (LGN). Los asientos de las válvulas permanecen limpios. Sin embargo, la cavidad del disco puede capturar material extraño. Por lo tanto, la cavidad suele tener un tapón incorporado para el mantenimiento del drenaje del material extraño acumulado.

Compuertas de expansión paralela

Las válvulas de compuerta expansible tienen dos compuertas de losa emparejadas que proporcionan estanquidad mediante la expansión mecánica de la compuerta, como se ve en la figura 5. Cuando se elevan, las dos cavidades de la compuerta de losa permiten el paso del medio. La fuerza ascendente sobre una losa y la detención de la segunda losa, por un escalón en el cuerpo de la válvula, permite la expansión mecánica hacia el exterior para un sellado adecuado. Cuando están cerradas, las compuertas de la losa bloquean el flujo del medio, y la fuerza hacia abajo (vástago) en una losa y la fuerza hacia arriba (escalón en el cuerpo de la válvula) permiten la expansión mecánica hacia afuera para un sellado adecuado.

Estas válvulas proporcionan un sellado eficaz simultáneamente para los asientos aguas arriba y aguas abajo. Esta estanqueidad las hace ideales para aplicaciones como válvulas de aislamiento en centrales eléctricas, válvulas de bloqueo en sistemas de proceso y válvulas de alta temperatura en refinerías.

Bonnets

El bonete de una válvula de compuerta protege las piezas internas de la válvula creando un sello a prueba de fugas. Por lo tanto, es desmontable para su reparación o mantenimiento. Las válvulas de compuerta pueden tener bonete enroscable, de unión, atornillado o con junta de presión, según la aplicación.

Capós atornillados

Los capós atornillados son los más sencillos de construir y pueden verse en la figura 1. Son habituales en las válvulas de pequeño tamaño y proporcionan un sellado duradero a prueba de fugas.

Capós de la Unión

Los capós de unión se sujetan con una tuerca de unión. La tuerca de unión se asienta en el borde inferior del bonete y se enrosca en las roscas del cuerpo de la válvula. Este tipo de diseño garantiza que el sello a prueba de fugas creado por la tuerca no se deteriore por la frecuente retirada del capó. Por lo tanto, los capós de unión son comunes para las aplicaciones que requieren una inspección o mantenimiento regular.

Capós atornillados

Los casquillos atornillados proporcionan estanqueidad en las válvulas más grandes y en las aplicaciones de mayor presión.

Casquillos de cierre a presión

Las válvulas de compuerta de bonete con cierre a presión son ideales para aplicaciones de alta presión (más de 15 MPa). Los casquillos de cierre a presión tienen una copa orientada hacia abajo que se inserta en el cuerpo de la válvula. Cuando la presión interna del fluido aumenta, la copa es forzada hacia fuera, mejorando el sellado.

Diseño del tallo

La compuerta se sube y se baja mediante el giro de un vástago roscado (Figura 2 Etiqueta B). Como ya se ha comentado, una rueda o actuador manual hace girar el vástago. Dependiendo del diseño, se considera una válvula de compuerta de vástago ascendente o una válvula de compuerta de vástago no ascendente. Así, al girar el vástago, éste se eleva o se mantiene en su sitio con el giro.

El tornillo exterior y el yugo (OS&Y), también denominados vástagos ascendentes, se fijan a la compuerta. Por lo tanto, las roscas están en el lado de accionamiento. Así, al subir o bajar la puerta, el vástago se mueve con ella hacia arriba y hacia abajo. Por ello, llevan incorporados indicadores visuales del estado de la válvula y se lubrican fácilmente. Al tener componentes móviles, no pueden utilizarse con engranajes cónicos o actuadores. Por lo tanto, las válvulas de compuerta ascendente son adecuadas para el accionamiento manual.

Por otro lado, un vástago no ascendente se fija al accionamiento y se enrosca en la compuerta. A menudo se enrosca un indicador en el vástago para mostrar el estado abierto o cerrado de la válvula. Las válvulas de compuerta no ascendente son habituales en instalaciones subterráneas y aplicaciones con espacio vertical limitado.

Aplicaciones de válvulas de compuerta

Las válvulas de compuerta tienen numerosas aplicaciones industriales y residenciales.

• Lodos: Las válvulas de compuerta se utilizan a menudo en aplicaciones que contienen lodos como medio. Esto se debe a que una válvula de compuerta tiene un paso libre para el fluido, por lo que el lodo puede pasar fácilmente a través de la válvula. Además, las válvulas de guillotina pueden atravesar fácilmente el lodo para cerrarlo.
• Medios viscosos: Las válvulas de compuerta se utilizan habitualmente para medios viscosos como grasas ligeras y aceites. El paso sin obstáculos permite que estos medios fluyan con facilidad. La válvula puede piggearse, un método de limpieza habitual en estas aplicaciones. Además, las válvulas de estas aplicaciones suelen estar encendidas o apagadas durante largos periodos de tiempo.
• Válvulas de compuerta de agua: Para aplicaciones de agua, se suelen utilizar válvulas de compuerta de agua, ya que en estas aplicaciones no se suele controlar el caudal. La válvula puede estar totalmente abierta o totalmente cerrada, lo que permite un control adecuado del agua.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una válvula de compuerta?

Una válvula de compuerta es una válvula de control que permite el paso del fluido sin obstrucciones o lo detiene.

¿Cómo funciona una válvula de compuerta?

Una válvula de compuerta funciona girando el vástago (manualmente o con un actuador) para subir o bajar una compuerta. La compuerta permite el paso del fluido sin obstáculos o lo detiene.

¿Para qué sirve una válvula de compuerta?

Una válvula de compuerta se utiliza para permitir el flujo de fluido sin obstrucciones o para detener el flujo de fluido.