Aprenda sobre las válvulas de compuerta

Una válvula de compuerta está diseñada para controlar el flujo de fluidos ya sea abriendo o cerrando completamente el paso. Se llama válvula de compuerta porque utiliza una compuerta plana o en forma de cuña para bloquear o permitir el flujo. La compuerta se mueve perpendicularmente a la trayectoria del flujo, de manera similar a cómo una puerta se abre y se cierra para controlar el paso. La principal ventaja de una válvula de compuerta es que proporciona un camino recto y sin obstrucciones, minimizando la pérdida de presión y permitiendo la limpieza de tuberías con raspadores, a diferencia de las válvulas mariposa. Aunque son más lentas que las válvulas de cuarto de vuelta, las válvulas de compuerta son ideales para aplicaciones que requieren una operación poco frecuente y no deben usarse para estrangulamiento. Están disponibles en versiones manuales, que son rentables, o automatizadas con actuadores eléctricos o neumáticos para mayor comodidad.

Tabla de contenidos

• Diagrama de una válvula de compuerta y sus partes
• Símbolo de la válvula de compuerta
• Funcionamiento
• Tipos
• Aplicaciones
• Preguntas frecuentes

Diagrama de una válvula de compuerta y sus partes

Como se ve en la Figura 2, una válvula de compuerta tiene siete partes principales: volante (A), vástago (B), junta (C), bonete (D), cuerpo de la válvula (E), brida (F) y compuerta (G). Una válvula de compuerta con brida o una válvula de compuerta roscada es el tipo de conexión más común para conectar la válvula a una aplicación. Además, dependiendo de la forma constructiva específica y la aplicación, el volante, el vástago, el bonete y la compuerta pueden tener diferentes diseños para adaptarse a diferentes aplicaciones. Sin embargo, la función principal de las partes de la válvula de compuerta sigue siendo la misma. Continúe leyendo para encontrar esas secciones.

Símbolo de la válvula de compuerta

El símbolo de la válvula de compuerta tiene dos triángulos apuntando hacia el centro de una línea vertical, como se ve en la Figura 3. Esta figura se usa comúnmente en diagramas de tuberías e instrumentación (P&ID). Lea nuestro artículo sobre símbolos de válvulas para obtener más información.

Funcionamiento

Una válvula de compuerta funciona de manera similar a otras válvulas. Para abrir la válvula, gire el volante (Figura 2 etiquetada A), que mueve la compuerta (Figura 2 etiquetada G) hacia arriba o hacia abajo en el vástago (Figura 2 etiquetada B) a través de las roscas. Una válvula de compuerta requiere más de un giro de 360° del volante para abrir o cerrar completamente la válvula. Cuando la compuerta se levanta, abre la entrada a la salida permitiendo un paso sin obstrucciones 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 no es lineal para una válvula de compuerta, con los mayores cambios ocurriendo cerca del cierre completo. Cuando se usa para regular el flujo, la velocidad relativamente alta del flujo en la apertura parcial resulta en el desgaste de la compuerta y el 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 solo debe usarse para control de encendido/apagado.

Una válvula de compuerta es mejor para el control de encendido/apagado con una caída de presión mínima cuando está completamente abierta. No es adecuada para estrangulamiento. En comparación, las válvulas de bola son excelentes para el control de encendido/apagado con baja caída de presión y operación rápida. Se pueden usar para regular el flujo, pero no son tan precisas como otros tipos de válvulas, como las válvulas de aguja. Lea más en nuestro artículo sobre válvula de compuerta vs. válvula de bola.

Una válvula de globo es mejor para el control preciso del flujo y el estrangulamiento, pero tiene una mayor caída de presión. Puede encontrar más información sobre las diferencias entre válvulas de globo vs. válvulas de compuerta en nuestro artículo.

Finalmente, las válvulas mariposa son versátiles para aplicaciones de encendido/apagado y estrangulamiento, con un diseño compacto y baja caída de presión. Para obtener más información, lea nuestro artículo sobre válvula de compuerta vs. válvula mariposa. Cada tipo de válvula tiene sus propias ventajas y es adecuado para diferentes aplicaciones según los requisitos específicos del sistema.

Método de accionamiento de la válvula de compuerta

Hay 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 se gira manualmente para abrir o cerrar la válvula, como se muestra en la Figura 2. Esto requiere que un usuario en el sitio gire la rueda. Una válvula de compuerta manual es la más económica, especialmente porque el uso de válvulas de compuerta, una vez instaladas, es típicamente bajo.
2. Válvula de compuerta neumática: Una válvula de compuerta neumática utiliza un actuador neumático en lugar de un volante. Al utilizar aire comprimido, el actuador puede girar el vástago para subir o bajar la compuerta. Esto permite que se opere de forma remota sin un usuario en el sitio, pero requiere un sistema neumático en el sitio.
3. Válvula de compuerta eléctrica: Una válvula de compuerta eléctrica utiliza un motor eléctrico en lugar de un volante. Al utilizar energía eléctrica, el actuador gira el vástago para subir o bajar la compuerta. Esto permite que se opere de forma remota sin un usuario en el sitio, pero requiere energía eléctrica en el sitio. Estas también se conocen como válvulas de compuerta motorizadas.

Tipos

La compuerta viene en varias formas constructivas y tecnologías para producir un sellado efectivo para diferentes aplicaciones.

Válvula de compuerta tipo guillotina

Una válvula de compuerta tipo guillotina se utiliza para fluidos espesos y sólidos a granel secos. La compuerta es solo una pieza de metal, que generalmente tiene forma de cuchilla. Estas válvulas son autolimpiantes ya que pasan por los anillos de junta cada vez que se abren y 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 alta fuerza de cuña en los asientos creada por el apriete del vástago ayuda con el 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 menos "frotamiento" en los asientos. Sin embargo, las válvulas de compuerta en forma de cuña tienen una carga de compresión adicional en los asientos que puede resultar en atascamiento térmico y apertura restringida de la válvula debido a la expansión.

Válvula de compuerta de deslizamiento paralelo

Una válvula de compuerta de deslizamiento paralelo tiene una compuerta plana y asientos paralelos a ella. Las válvulas de compuerta de deslizamiento paralelo utilizan la presión de línea y el posicionamiento para hacer un sello hermético. Las compuertas planas constan de dos piezas y tienen un resorte en el medio. El resorte empuja las piezas hacia los asientos para mejorar el sellado. Debido a su diseño inherente, las válvulas de compuerta paralela tienen una ventaja de seguridad en aplicaciones de mayor temperatura. Además, dado que no hay acción de cuña en las compuertas paralelas, los pares de cierre son comparativamente más pequeños, lo que resulta en actuadores más pequeños y menos costosos o menos esfuerzo manual. Debido a su deslizamiento a la posición, las compuertas paralelas mantienen la suciedad alejada de las superficies de asiento.

Válvulas de compuerta de losa

Las compuertas de losa, también llamadas válvulas de compuerta de conducto pasante, son compuertas de una sola unidad que incluyen un orificio del tamaño del diámetro. El diámetro está alineado con los dos anillos de junta en el estado abierto. Esta alineación crea un flujo suave con mínima turbulencia. Este diseño único permite una pérdida de presión mínima en el sistema y es perfecto para el transporte de petróleo crudo y líquidos de gas natural (GNL). Los asientos de la válvula permanecen limpios. Sin embargo, la cavidad del disco puede capturar material extraño. Por lo tanto, la cavidad generalmente tiene un tapón incorporado para fines de mantenimiento de drenaje del material extraño acumulado.

Compuertas de expansión paralela

Las válvulas de compuerta de expansión tienen dos compuertas de losa emparejadas que proporcionan sellado a través de la expansión mecánica de la compuerta, como se ve en la Figura 5. Cuando se levantan, las cavidades de ambas compuertas de losa permiten que el medio fluya. La fuerza ascendente en una losa y la detención de la segunda losa por un escalón en el cuerpo de la válvula, permiten la expansión mecánica hacia afuera para un sello adecuado. Cuando están cerradas, las compuertas de losa bloquean el flujo del medio, y la fuerza descendente (vástago) en una losa y la fuerza ascendente (escalón en el cuerpo de la válvula) permiten la expansión mecánica hacia afuera para un sello adecuado.

Estas válvulas proporcionan un sello efectivo simultáneamente para los asientos aguas arriba y aguas abajo. Este sello las hace ideales para aplicaciones como válvulas de aislamiento en plantas de energía, válvulas de bloqueo en sistemas de proceso y válvulas de alta temperatura en refinerías.

Bonetes

El bonete de una válvula de compuerta protege sus partes internas creando un sello a prueba de fugas. Por lo tanto, es desmontable para fines de reparación o mantenimiento. Dependiendo de la aplicación, las válvulas de compuerta pueden tener bonetes atornillados, de unión, empernados o de sello de presión.

Bonetes atornillados

Los bonetes atornillados son los más simples en construcción, como se muestra en la Figura 1. Son comunes en válvulas pequeñas y proporcionan un sello duradero a prueba de fugas.

Bonetes de unión

Los bonetes de unión se mantienen en su lugar mediante una tuerca de unión. La tuerca de unión se asienta en el borde inferior del bonete y se atornilla en las roscas del cuerpo de la válvula. Este tipo de diseño asegura que el sello a prueba de fugas creado por la tuerca no se deteriore por la remoción frecuente del bonete. Por lo tanto, los bonetes de unión son comunes para aplicaciones que requieren inspección o mantenimiento regulares.

Bonetes empernados

Los bonetes empernados proporcionan sellado en válvulas más grandes y aplicaciones de mayor presión.

Bonetes de sello de presión

Las válvulas de compuerta con bonete de sello de presión son ideales para aplicaciones de alta presión (más de 15 MPa). Tienen una copa orientada hacia abajo insertada en el cuerpo de la válvula. Cuando aumenta la presión interna del fluido, la copa es forzada hacia afuera, mejorando el sello.

Diseño del vástago

La compuerta se eleva y baja mediante el giro de un vástago roscado (Figura 2 Etiquetada B). Como se discutió, una rueda manual o un actuador 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, este se eleva o permanece en su lugar con el giro.

Los vástagos de tornillo exterior y joch (OS&Y), también conocidos como vástagos ascendentes, están fijos a la compuerta. Por lo tanto, las roscas están en el lado de accionamiento. Así, a medida que la compuerta se eleva o baja, el vástago se mueve con ella hacia arriba y hacia abajo. En consecuencia, tienen indicadores visuales incorporados del estado de la válvula y son fácilmente lubricables. Dado que tienen componentes móviles, no se pueden usar con engranajes cónicos o actuadores. Por lo tanto, las válvulas de compuerta ascendentes son adecuadas para accionamiento manual.

Por otro lado, un vástago no ascendente está fijo al actuador y roscado en la compuerta. A menudo se rosca un indicador en el vástago para mostrar el estado abierto o cerrado de la válvula. Las válvulas de compuerta no ascendentes son comunes en instalaciones subterráneas y aplicaciones con espacio vertical limitado.

Aplicaciones

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 sin obstrucciones para el fluido, por lo que el lodo puede pasar fácilmente a través de la válvula. Además, las válvulas de compuerta tipo guillotina pueden cortar fácilmente el lodo para cerrar.

Medios viscosos: Las válvulas de compuerta se utilizan comúnmente para medios viscosos como grasas ligeras y aceites. El paso sin obstrucciones permite que estos medios fluyan fácilmente. La válvula puede ser limpiada con un raspador, un método de limpieza común para estas aplicaciones. Además, las válvulas para estas aplicaciones generalmente están encendidas o apagadas durante largos períodos de tiempo.

Válvulas de compuerta para agua: Para aplicaciones de agua, las válvulas de compuerta para agua se utilizan comúnmente ya que el control de flujo generalmente no se realiza para estas aplicaciones. La válvula puede estar completamente abierta o completamente cerrada, permitiendo un control adecuado del agua.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una válvula de compuerta?

Una válvula de compuerta es una válvula de control que permite que el medio fluya sin obstrucciones o detiene el flujo de fluido.

¿Cómo funciona una válvula de compuerta?

Una válvula de compuerta funciona girando el vástago (manualmente o con un actuador) para elevar o bajar una compuerta. La compuerta permite el flujo de fluido sin obstrucciones o lo detiene.

¿Para qué se utilizan las válvulas de compuerta?

Las válvulas de compuerta se utilizan para permitir el flujo de fluido sin obstrucciones o para detener el flujo de fluido.