Introducción a las válvulas de globo

válvulas de globo

Las válvulas de globo son válvulas de movimiento lineal y están diseñadas principalmente para detener, iniciar y regular el flujo. El disco de una válvula de globo se puede retirar totalmente del recorrido del flujo o se puede cerrar completamente el recorrido del flujo.

Se pueden utilizar válvulas de globo convencionales para servicios de aislamiento y estrangulación. Aunque estas válvulas exhiben caídas de presión ligeramente mayores que las válvulas de paso directo (por ejemplo, de compuerta, tapón, bola, etc.), se pueden usar donde la caída de presión a través de la válvula no es un factor de control.

Debido a que toda la presión del sistema ejercida sobre el disco se transfiere al vástago de la válvula, el límite de tamaño práctico para estas válvulas es NPS 12 (DN 300). Las válvulas de globo de tamaño superior a NPS 12 (DN 300) son una excepción y no la regla. Las válvulas más grandes requerirían que se ejercieran fuerzas enormes sobre el vástago para abrir o cerrar la válvula bajo presión. Se han fabricado y utilizado válvulas de globo en tamaños hasta NPS 48 (DN 1200).

Las válvulas de globo se emplean ampliamente para controlar el flujo. Se deben considerar el rango de control de flujo, caída de presión y servicio en el diseño de la válvula para evitar fallas prematuras y asegurar un servicio satisfactorio. Las válvulas sometidas a un servicio de estrangulación de alta presión diferencial requieren internos de válvula especialmente diseñados.

Generalmente, la presión diferencial máxima a través del disco de la válvula no debe exceder el 20 por ciento de la presión máxima aguas arriba o 200 psi (1380 kPa), lo que sea menor. Se pueden diseñar válvulas con internos especiales para aplicaciones que excedan estos límites de presión diferencial.

Válvula de globo de acero fundido para la industria del petróleo y el gas.

Diseños de cuerpos de válvulas de globo.

Hay tres diseños de cuerpo principales para las válvulas de globo, a saber: patrón en T o cuerpo en Z, patrón en ángulo y patrón en estrella o cuerpo en Y.

Patrón en T Diseño de válvula de globoEs el tipo de cuerpo más común, con un diafragma en forma de Z. La configuración horizontal del asiento permite que el vástago y el disco se desplacen perpendicularmente a la línea horizontal. Este diseño tiene el coeficiente de flujo más bajo y una mayor caída de presión. Se utilizan en servicios de estrangulamiento severos, como en líneas de derivación alrededor de una válvula de control. Las válvulas de globo en forma de T también se pueden usar en aplicaciones donde la caída de presión no es un problema y se requiere estrangulación.

 

 

Diseño de válvulas de globo con patrón de ánguloes una modificación de la válvula de globo con patrón en T básica. Los extremos de esta válvula de globo están en un ángulo de 90 grados y el flujo de fluido se produce con un solo giro de 90 grados. Tienen un coeficiente de flujo ligeramente menor que las válvulas de globo con patrón en estrella. Se utilizan en aplicaciones que tienen períodos de flujo pulsante debido a su capacidad para manejar el efecto de golpe de este tipo de flujo.

 

 

Diseño de válvulas de globo con patrón en estrella, es una alternativa para la alta caída de presión, inherente a las válvulas de Globo. El asiento y el vástago tienen un ángulo de aproximadamente 45 grados, lo que proporciona un recorrido de flujo más recto en plena apertura y ofrece la menor resistencia al flujo. Se pueden abrir durante largos períodos sin sufrir una erosión grave. Se utilizan ampliamente para estrangular durante operaciones estacionales o de inicio. Se pueden pasar varillas para eliminar residuos cuando se usan en líneas de drenaje que normalmente están cerradas.

Disco y asiento y vástago de válvulas de globo.

Disco:Los diseños de disco más comunes para válvulas de globo son: disco de bola, disco de composición y disco de obturador. El diseño de disco de bolas se utiliza principalmente en sistemas de baja presión y baja temperatura. Es capaz de estrangular el flujo, pero en principio se aplica para detenerlo e iniciarlo.

El diseño del disco de composición utiliza un anillo de inserción duro y no metálico en el disco, lo que garantiza un cierre más hermético.

El diseño de disco obturador proporciona una mejor aceleración que los diseños de bola o de composición. Están disponibles en muchos diseños diferentes y todos son largos y cónicos.

Asiento:Los asientos de las válvulas de globo están integrados o atornillados al cuerpo de la válvula. Muchas válvulas Globe tienen asientos traseros dentro del capó. Los asientos traseros proporcionan un sello entre el vástago y el capó y evitan que se acumule presión en el sistema contra el empaquetamiento de la válvula, cuando la válvula está completamente abierta. Los asientos traseros se utilizan a menudo en válvulas Globe.

Provenir:Las válvulas de globo utilizan dos métodos para conectar el disco y el vástago: la construcción con ranura en T y tuerca de disco. En el diseño de ranura en T, el disco se desliza sobre el vástago, mientras que en el diseño de tuerca de disco, el disco se atornilla al vástago.

Construcción de una válvula de globo

Las válvulas de globo generalmente tienen vástagos ascendentes y los tamaños más grandes tienen una construcción exterior de tornillo y yugo. Los componentes de la válvula de globo son similares a los de la válvula de compuerta. Este tipo de válvula tiene asientos en un plano paralelo o inclinado a la línea de flujo.

El mantenimiento de las válvulas Globe es relativamente sencillo, ya que los discos y asientos se reacondicionan o reemplazan fácilmente. Esto hace que las válvulas Globe sean particularmente adecuadas para servicios que requieren un mantenimiento frecuente de la válvula. Cuando las válvulas se operan manualmente, el recorrido más corto del disco ofrece ventajas al ahorrar tiempo al operador, especialmente si las válvulas se ajustan con frecuencia.

La principal variación en el diseño de las válvulas de globo está en los tipos de discos empleados. Los discos tipo tapón tienen una configuración larga y cónica con una amplia superficie de apoyo. Este tipo de asiento proporciona máxima resistencia a la acción erosiva de la corriente de fluido. En el disco de composición, el disco tiene una cara plana que se presiona contra la abertura del asiento como una tapa. Este tipo de disposición de asiento no es tan adecuado para estrangulamiento de alta presión diferencial.

En las válvulas Globe de hierro fundido, el disco y los anillos de asiento suelen estar hechos de bronce. En las válvulas de globo de acero para temperaturas de hasta 750 °F (399 °C), los internos generalmente están hechos de acero inoxidable y, por lo tanto, brindan resistencia al agarrotamiento y al gripado. Las caras de contacto normalmente se tratan térmicamente para obtener valores de dureza diferenciales. También se utilizan otros materiales de acabado, incluidas aleaciones a base de cobalto.

La superficie de asiento está rectificada para garantizar un contacto total con la superficie de apoyo cuando la válvula está cerrada. Para clases de presión más bajas, la alineación se mantiene mediante una contratuerca de disco larga. Para presiones más altas, las guías de disco están fundidas en el cuerpo de la válvula. El disco gira libremente sobre el vástago para evitar el desgaste de la cara del disco y del anillo del asiento. El vástago se apoya contra una placa de empuje endurecida, lo que elimina el desgaste del vástago y el disco en el punto de contacto.

Dirección de flujo de válvulas de globo

Para aplicaciones con baja temperatura, las válvulas de globo normalmente se instalan de manera que la presión esté por debajo del disco. Esto contribuye a una fácil operación y ayuda a proteger el embalaje.

Para aplicaciones con servicio de vapor a alta temperatura, las válvulas de globo se instalan de modo que la presión esté por encima del disco. De lo contrario, el vástago se contraerá al enfriarse y tenderá a levantar el disco del asiento.

Ventajas y desventajas de las válvulas de globo

Ventajas:

• Buena capacidad de cierre
• Capacidad de aceleración de moderada a buena
• Carrera más corta (en comparación con una válvula de compuerta)
• Disponible en patrones en T, Y y en ángulo, cada uno de los cuales ofrece capacidades únicas
• Fácil de mecanizar o repavimentar los asientos.
• Con el disco no unido al vástago, la válvula se puede utilizar como válvula antirretorno.

Desventajas:

• Mayor caída de presión (en comparación con una válvula de compuerta)
• Requiere mayor fuerza o un actuador más grande para asentar la válvula (con presión debajo del asiento)
• Estrangulación del flujo debajo del asiento y cierre del flujo sobre el asiento

Aplicaciones típicas de las válvulas de globo

Las siguientes son algunas de las aplicaciones típicas de las válvulas de globo:

• Sistemas de agua de refrigeración donde es necesario regular el flujo
• Sistema de fueloil donde el flujo está regulado y la estanqueidad es importante
• Ventilaciones de punto alto y drenajes de punto bajo cuando la estanqueidad y la seguridad son consideraciones importantes
• Sistemas de agua de alimentación, alimentación de productos químicos, extracción de aire del condensador y drenaje de extracción
• Respiraderos y desagües de calderas, respiraderos y desagües principales de vapor y desagües de calentadores
• Sellos y drenajes de turbinas.
• Sistema de aceite lubricante de turbina y otros.