Válvula de tubería (del holandés kraan - "grúa") - un tipo de accesorios de tubería , en el que el elemento de bloqueo o regulación (a menudo llamado tapón), que tiene la forma de un cuerpo de revolución o parte de él, gira alrededor de sí mismo eje, ubicado arbitrariamente en relación con la dirección del flujo de los ambientes de trabajo [1] [2] [3] .
Las válvulas pueden ser dispositivos de cierre , control o distribución y están diseñadas para trabajar con medios gaseosos y líquidos , incluidos los viscosos y contaminados, suspensiones , pulpas , lodos . Se utilizan en gasoductos y oleoductos principales , en sistemas de suministro de gas urbano , en tanques , calderas y en otras áreas.
Las grúas tienen una serie de ventajas, que incluyen:
Los diferentes tipos de grúas tienen otras ventajas y desventajas, que se discutirán a continuación.
Las grúas se accionan manualmente o mediante accionamiento mecánico: eléctrico , neumático e hidráulico . En las válvulas de bola instaladas en las principales tuberías de gas, también se utilizan actuadores neumohidráulicos, en los que un líquido ( aceite ) actúa sobre el pistón del cilindro bajo la presión del gas extraído de la tubería , lo que garantiza un accionamiento suave y sin golpes del actuador. .
En la dirección del flujo, las válvulas pueden ser de paso, es decir, la dirección del flujo no cambia, angulares, es decir, la dirección del flujo cambia en 90 ° y de tres vías, es decir, tienen una salida y dos entradas, lo que permite mezclar flujos de medios con diferentes parámetros. Esta propiedad de los grifos de tres vías se aprovecha en fontanería en un aparato llamado mezclador .
Las principales diferencias en el diseño de las válvulas están en la forma del obturador, puede ser en forma de bola , cono o cilindro . Un representante moderno y progresista de las grúas es una válvula de bola , tradicional y, por lo tanto, todavía se usa a menudo a pesar de importantes fallas de diseño: una válvula de cono . Las válvulas cilíndricas tienen un uso extremadamente limitado [4] [5] [6] .
Las partes principales del grifo son el cuerpo y el tapón ( obturador ) en forma de bola, cono o cilindro. Se proporciona un orificio pasante en la puerta para el paso del medio. La grúa se controla girando el enchufe. Al girar 90°, el flujo del medio se bloquea completamente, al girar en ángulos más pequeños - parcial, lo que permite que la válvula se utilice como válvula de control, con la excepción de tuberías con un alto caudal de fluido, para evitar cavitación _ También hay válvulas de tres vías, donde el tapón tiene orificios adicionales, lo que permite que se utilicen para redirigir el flujo del medio: al girar el tapón, el medio se dirige desde la entrada a una de las dos salidas. En la posición intermedia, según el diseño de la válvula , el medio puede dirigirse en ambos sentidos o bloquearse por completo.
Se trata de una especie de grifo cuyo elemento de bloqueo o regulación tiene forma esférica [2] . El elemento móvil ( obturador ) de tales válvulas es un tapón esférico, una bola, a lo largo de cuyo eje se hace un orificio redondo pasante para el paso del medio. En las válvulas de paso, para cerrar o abrir completamente el paso, basta con girar la bola 90 ° . El diámetro del orificio suele corresponder al diámetro interior de la tubería en la que está instalada la válvula, que en este caso se denomina paso total . Las pérdidas hidráulicas durante el paso del medio de trabajo a través de una válvula completamente abierta son muy pequeñas, casi las mismas que cuando el medio pasa a través de una tubería de igual longitud que el cuerpo de la válvula, que es muchas veces menor que en válvulas de compuerta y válvulas . Esta valiosa cualidad ha convertido a las válvulas de bola en el principal dispositivo de cierre en la parte lineal de los principales gasoductos. Sin embargo, para reducir el tamaño y el par requeridos para operar la válvula, a veces se usan válvulas reducidas. Además de las comunes a las grúas, las válvulas de bola tienen una serie de ventajas específicas, entre ellas:
Las monturas en el cuerpo están hechas en forma de anillos hechos de varios tipos de plásticos (principalmente fluoroplásticos ), lo que asegura una hermeticidad confiable, facilidad y una rotación suave del obturador de bola, pero limita el uso de tales válvulas para ambientes con temperaturas que no excedan 200 °C
Las válvulas de bola tienen una gran variedad de diseños, pero sus principales diferencias están en los diseños de los cuerpos de cierre: con bola flotante (para diámetros pequeños ) y con bola en soportes [5] [6] .
Se trata de una especie de grifo cuyo elemento de bloqueo o regulación tiene forma de cono [2] .
Un orificio pasante en un tapón , que, a diferencia de las válvulas de bola, no suele ser redondo, sino trapezoidal , permite el paso del medio cuando se abre dicha válvula. Las sillas de montar son la superficie interna del cuerpo. Por lo tanto, las superficies de sellado del cuerpo de cierre son superficies cónicas: el tapón exterior y el cuerpo interior.
En las válvulas cónicas, se cumplen dos requisitos muy difíciles de combinar: crear un contacto hermético y apretado entre las superficies cónicas del par cuerpo-tapón y, al mismo tiempo, garantizar una rotación suave y libre del tapón, evitando que se atasque. y desgarramiento de las superficies de sellado. El último requisito dicta la necesidad de fabricar carcasas y obturadores de materiales con buenas propiedades antifricción ( latón , bronce , hierro fundido ). Dichos materiales limitan el uso práctico de válvulas cónicas con una presión de 1,6 MPa y un diámetro de 100 mm . A veces, las válvulas de cono también están hechas de acero al carbono con un diámetro de hasta 200 mm, pero en estos casos el tapón está hecho de hierro fundido o se utiliza un sistema de lubricación especial para las superficies de sellado.
Una válvula de cono es muy difícil de fabricar y ajustar para proporcionar cualquier cantidad estable de fuerza necesaria para girar el obturador, por lo que son prácticamente inadecuadas para su uso con actuadores eléctricos o neumáticos y se operan manualmente.
Además de lo anterior, las grúas de cono tienen otras desventajas:
Las válvulas de cono difieren en el método de sellado en la caja de empaquetadura y la tensión , y tienen una serie de diseños específicos:
El elemento de cierre del grifo puede ser de cermet a base de óxido de aluminio . El óxido de aluminio tiene una dureza elevada, pero existen tecnologías para su pulido, que permiten obtener una superficie de gran pureza. Esto permite aprovechar los efectos de la atracción intermolecular y prescindir de prensaestopas o tensores, así como del uso de un elemento de bloqueo de forma plana.