Què són les vàlvules?

Les vàlvules són dispositius mecànics que controlen el cabal i la pressió dins d'un sistema o procés. Són components essencials d'un sistema de canonades que transporta líquids, gasos, vapors, purins, etc.

Hi ha diferents tipus de vàlvules disponibles: vàlvules de porta, globus, tap, bola, papallona, ​​de retenció, diafragma, pessic, vàlvules d'alleujament de pressió, vàlvules de control, etc. Cadascun d'aquests tipus té una sèrie de models, cadascun amb diferents característiques i capacitats funcionals. Algunes vàlvules s'accionen automàticament mentre que d'altres s'accionen manualment o amb un actuador o pneumàtic o hidràulic.

Les funcions de les vàlvules són:

• Aturar i iniciar el flux
• Reduir o augmentar un cabal
• Control de la direcció del flux
• Regulació d'un flux o pressió de procés
• Alleujar un sistema de canonades d'una determinada pressió

Hi ha molts dissenys, tipus i models de vàlvules, amb una àmplia gamma d'aplicacions industrials. Tots compleixen una o més de les funcions identificades anteriorment. Les vàlvules són articles cars i és important que s'especifiqui una vàlvula correcta per a la funció, i s'ha de construir amb el material correcte per al líquid del procés.

Independentment del tipus, totes les vàlvules tenen les parts bàsiques següents: el cos, el capó, l'acabat (elements interns), l'actuador i l'embalatge. Les parts bàsiques d'una vàlvula estan il·lustrades a la imatge de la dreta.

Cos de la vàlvula

El cos de la vàlvula, de vegades anomenat carcassa, és el límit primari d'una vàlvula de pressió. Serveix com a element principal d'un conjunt de vàlvules perquè és el marc que manté totes les peces juntes.

El cos, el primer límit de pressió d'una vàlvula, resisteix les càrregues de pressió del fluid de les canonades de connexió. Rep les canonades d'entrada i sortida a través de juntes roscades, cargolades o soldades.

Els extrems del cos de la vàlvula estan dissenyats per connectar la vàlvula a la canonada o el broquet de l'equip mitjançant diferents tipus de connexions finals, com ara a tope o endoll soldades, roscades o brides.

Els cossos de vàlvules estan fosos o forjats en una varietat de formes i cada component té una funció específica i es construeix amb un material adequat per a aquesta funció.

Capó de la vàlvula

La tapa per a l'obertura del cos és el capó, i és el segon límit més important d'una vàlvula de pressió. Igual que els cossos de vàlvules, els bonets estan disponibles en molts dissenys i models.

Un bonet actua com a coberta al cos de la vàlvula, està fos o forjat del mateix material que el cos. Normalment es connecta al cos mitjançant una unió roscada, cargolada o soldada. Durant la fabricació de la vàlvula, els components interns, com ara la tija, el disc, etc., es col·loquen al cos i després s'uneix el capó per mantenir totes les parts juntes a l'interior.

En tots els casos, la fixació del capó al cos es considera un límit de pressió. Això vol dir que la junta de soldadura o els cargols que connecten el capó al cos són peces de retenció de pressió. Els bonets de vàlvules, tot i que són una necessitat per a la majoria de vàlvules, representen un motiu de preocupació. Els bonets poden complicar la fabricació de vàlvules, augmentar la mida de la vàlvula, representar una part important del cost de la vàlvula i són una font de possibles fuites.

Trim de la vàlvula

Les parts internes de la vàlvula extraïbles i substituïblesque entren en contacte amb el medi de flux s'anomenen col·lectivament comTall de vàlvula. Aquestes peces inclouen seient(s) de vàlvula, disc, glàndules, separadors, guies, casquilles i molles internes. El cos de la vàlvula, el bonet, l'empaquetament, etcètera que també entren en contacte amb el medi de flux no es consideren guarnició de la vàlvula.

El rendiment d'ajust d'una vàlvula està determinat per la interfície del disc i el seient i la relació de la posició del disc amb el seient. A causa de l'ajust, els moviments bàsics i el control del flux són possibles. En els dissenys d'ajust de moviment de rotació, el disc llisca prop del seient per produir un canvi en l'obertura del flux. En els dissenys d'ajust de moviment lineal, el disc s'aixeca perpendicularment lluny del seient de manera que apareix un orifici anular.

Les peces d'ajust de la vàlvula es poden construir amb materials variats a causa de les diferents propietats necessàries per suportar diferents forces i condicions. Els casquilles i les glàndules d'embalatge no experimenten les mateixes forces i condicions que el disc de la vàlvula i els seients.

Les propietats del medi de flux, la composició química, la pressió, la temperatura, el cabal, la velocitat i la viscositat són algunes de les consideracions importants a l'hora de seleccionar els materials de retall adequats. Els materials de guarnició poden ser o no el mateix material que el cos de la vàlvula o el bonet.

Tall de la vàlvula API 600 núm

Disc de vàlvula i seient(s)

Disc

El disc és la part que permet, accelera o atura el flux, segons la seva posició. En el cas d'un tap o una vàlvula de bola, el disc s'anomena tap o bola. El disc és el tercer límit de pressió primària més important. Amb la vàlvula tancada, s'aplica tota la pressió del sistema a través del disc i, per aquest motiu, el disc és un component relacionat amb la pressió.

Els discos solen ser forjats i, en alguns dissenys, tenen una superfície dura per proporcionar bones propietats de desgast. La majoria de les vàlvules tenen nom, el disseny dels seus discs.

Seient(s)

El seient o els anells de segell proporcionen la superfície d'assentament del disc. Una vàlvula pot tenir un o més seients. En el cas d'un globus o d'una vàlvula de retenció oscil·lant, normalment hi ha un seient, que forma un segell amb el disc per aturar el flux. En el cas d'una vàlvula de comporta, hi ha dos seients; una a la part aigües amunt i l'altra a la banda avall. Un disc de vàlvula de comporta té dues superfícies de seient que entren en contacte amb els seients de la vàlvula per formar un segell per aturar el flux.

Per millorar la resistència al desgast dels anells de segellat, la superfície sovint té una cara dura soldant i després mecanitzant la superfície de contacte de l'anell de segellat. Un acabat superficial fi de la zona de seient és necessari per a un bon segellat quan la vàlvula està tancada. Els anells de segellat normalment no es consideren parts de límit de pressió perquè el cos té un gruix de paret suficient per suportar la pressió de disseny sense dependre del gruix dels anells de segellat.

Tija de la vàlvula

La tija de la vàlvula proporciona el moviment necessari al disc, tap o bola per obrir o tancar la vàlvula, i s'encarrega de la correcta posició del disc. Està connectat al volant de la vàlvula, a l'actuador o a la palanca en un extrem i a l'altre costat al disc de la vàlvula. A les vàlvules de compuerta o globus, es necessita un moviment lineal del disc per obrir o tancar la vàlvula, mentre que a les vàlvules d'endoll, de bola i de papallona, ​​el disc es gira per obrir o tancar la vàlvula.

Les tiges solen ser forjades i connectades al disc mitjançant tècniques roscades o altres. Per evitar fuites, a la zona del segell, és necessari un acabat superficial fi de la tija.

Hi ha cinc tipus de tiges de vàlvula:

• Tija ascendent amb cargol exterior i jou
  L'exterior de la tija està roscat, mentre que la part de la tija de la vàlvula és llisa. Els fils de la tija estan aïllats del medi de flux per l'empaquetament de la tija. Hi ha dos estils diferents d'aquests dissenys disponibles; un amb el volant enganxat a la tija, perquè puguin pujar junts, i l'altre amb una màniga roscada que fa que la tija pugi a través del volant. Aquest tipus de vàlvula s'indica amb "O. S. i Y.” és un disseny comú per a vàlvules NPS 2 i més grans.
• Tija ascendent amb cargol interior
  La part roscada de la tija es troba dins del cos de la vàlvula i la tija s'embala al llarg de la secció llisa que està exposada a l'atmosfera exterior. En aquest cas, els fils de la tija estan en contacte amb el medi de flux. Quan es gira, la tija i el volant s'eleven junts per obrir la vàlvula.
• Tija no ascendent amb cargol interior
  La part roscada de la tija es troba dins de la vàlvula i no puja. El disc de la vàlvula viatja al llarg de la tija, com una femella si la tija es gira. Els fils de la tija estan exposats al medi de flux i, com a tal, estan sotmesos a l'impacte. És per això que aquest model s'utilitza quan l'espai és limitat per permetre el moviment lineal, i el medi de flux no provoca erosió, corrosió o abrasió del material de la tija.
• Tija lliscant
  Aquesta tija de la vàlvula no gira ni gira. Llisca dins i fora de la vàlvula per obrir o tancar la vàlvula. Aquest disseny s'utilitza en vàlvules d'obertura ràpida de palanca accionada manualment. També s'utilitza en vàlvules de control que s'accionen mitjançant cilindres hidràulics o pneumàtics.
• Tija rotativa
  Aquest és un model d'ús habitual en vàlvules de bola, tap i papallona. Un moviment d'un quart de volta de la tija obre o tanca la vàlvula.

Al menú principal "Vàlvules" trobareu alguns enllaços a imatges detallades (grans) de vàlvules de tija ascendent i NO ascendent.

Embalatge de la tija de la vàlvula

Per a un segellat fiable entre la tija i el capó, es necessita una junta. Això s'anomena embalatge i està equipat, per exemple, amb els components següents:

• Seguidor de glàndula, una màniga que comprimeix l'embalatge, mitjançant una glàndula dins de l'anomenada caixa de premsa.
• Glàndula, una mena de casquillo, que comprimia l'embalatge a la caixa de farciment.
• Presa, una cambra en la qual es comprimeix l'embalatge.
• Embalatge, disponible en diversos materials, com Teflon®, material elastomèric, material fibrós, etc.
• Un seient posterior és una disposició de seients dins del capó. Proporciona un segell entre la tija i el capó i evita que la pressió del sistema s'acumuli contra l'empaquetament de la vàlvula, quan la vàlvula està completament oberta. Els seients posteriors s'apliquen sovint a les vàlvules de compuerta i globus.

Un aspecte important de la vida útil d'una vàlvula és el conjunt de segellat. Gairebé totes les vàlvules, com les vàlvules estàndard de bola, globus, porta, endoll i papallona tenen el seu conjunt de segellat basat en la força de tall, la fricció i el trencament.

Per tant, l'embalatge de la vàlvula s'ha de fer correctament, per evitar danys a la tija i pèrdues de líquid o gas. Quan l'embalatge està massa fluix, la vàlvula es filtrarà. Si l'embalatge és massa ajustat, afectarà el moviment i el possible dany a la tija.

Consell de manteniment: 1. Com instal·lar una glàndula d'embalatge

Consell de manteniment: 2. Com instal·lar una glàndula d'embalatge

Jou de la vàlvula i rosca del jou

Jou

Un jou connecta el cos de la vàlvula o el capó amb el mecanisme d'accionament. La part superior del jou que sosté una femella del jou, una femella de la tija o un casquet del jou i la tija de la vàlvula la passa. Un jou acostuma a tenir obertures per permetre l'accés a la caixa d'empensigui, enllaços de l'actuador, etc. Estructuralment, un jou ha de ser prou fort per suportar forces, moments i parell desenvolupats per l'actuador.

Nou de jou

Una femella de jou és una femella de rosca interna i es col·loca a la part superior d'un jou per on passa la tija. En una vàlvula de compuerta, per exemple, la femella del jou es gira i la tija viatja cap amunt o cap avall. En el cas de les vàlvules de globus, la femella es fixa i la tija es fa girar a través d'ella.

Actuador de vàlvules

Les vàlvules d'accionament manual solen estar equipades amb un volant connectat a la tija de la vàlvula o la femella del jou que es gira en sentit horari o contrari per tancar o obrir una vàlvula. D'aquesta manera s'obren i es tanquen les vàlvules de globus i comporta.

Les vàlvules d'un quart de volta d'accionament manual, com la bola, el tap o la papallona, ​​tenen una palanca per accionar la vàlvula.

Hi ha aplicacions on no és possible o desitjable, accionar la vàlvula manualment amb volant o palanca. Aquestes aplicacions inclouen:

• Vàlvules grans que s'han d'accionar contra alta pressió hidrostàtica
• Les vàlvules s'han d'accionar des d'una ubicació remota
• Quan el temps per obrir, tancar, accelerar o controlar manualment la vàlvula és més llarg del que requereixen els criteris de disseny del sistema

Aquestes vàlvules solen estar equipades amb un actuador.
Un actuador en la definició més àmplia és un dispositiu que produeix el moviment lineal i rotatiu d'una font d'energia sota l'acció d'una font de control.

Els actuadors bàsics s'utilitzen per obrir o tancar completament una vàlvula. Els actuadors per controlar o regular les vàlvules reben un senyal de posicionament per moure's a qualsevol posició intermèdia. Hi ha molts tipus diferents d'actuadors, però els següents són alguns dels actuadors de vàlvules d'ús habitual:

• Actuadors d'engranatges
• Actuadors de motor elèctric
• Actuadors pneumàtics
• Actuadors hidràulics
• Actuadors solenoides

Per obtenir més informació sobre els actuadors, vegeu el menú principal "Vàlvules"-Actuadors de vàlvules-

Classificació de les vàlvules

Les següents són algunes de les classificacions de vàlvules d'ús habitual, basades en el moviment mecànic:

• Vàlvules de moviment lineal. Les vàlvules en les quals l'element de tancament, com en les vàlvules de retenció de la porta, el globus, el diafragma, el pessic i l'elevació, es mou en línia recta per permetre, aturar o accelerar el flux.
• Vàlvules de moviment rotatiu. Quan l'element de tancament de la vàlvula viatja al llarg d'un camí angular o circular, com en les vàlvules de papallona, ​​bola, tap, excèntric i vàlvules de retenció oscil·lant, les vàlvules s'anomenen vàlvules de moviment rotatiu.
• Vàlvules de quart de volta. Algunes vàlvules de moviment giratori requereixen aproximadament un quart de volta, de 0 a 90°, el moviment de la tija per obrir-se completament des d'una posició totalment tancada o viceversa.

Classificació de les vàlvules en funció del moviment

Valoracions de classe

Les classificacions de pressió-temperatura de les vàlvules es designen mitjançant números de classe. ASME B16.34, vàlvules amb brida, roscat i extrem de soldadura és un dels estàndards de vàlvules més utilitzats. Defineix tres tipus de classes: estàndard, especials i limitades. ASME B16.34 cobreix les vàlvules de classe 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 i 4500.

Resum

En aquesta pàgina es defineix una sèrie d'informació bàsica de les vàlvules.

Com haureu vist al menú principal "Vàlvules", també podeu trobar informació sobre diverses vàlvules aplicades sovint a la indústria petroquímica i química.
Pot donar-vos una impressió i una bona comprensió de les diferències entre els diferents tipus de vàlvules i de com aquestes diferències afecten la funció de la vàlvula. Ajudarà a una correcta aplicació de cada tipus de vàlvula durant el disseny i l'ús adequat de cada tipus de vàlvula durant el funcionament.