Válvula de compuerta : accesorios de tubería , en los que el elemento de bloqueo o regulación se mueve perpendicularmente al eje del flujo del medio de trabajo [1] . Las válvulas de compuerta son un tipo muy común de válvulas . Son ampliamente utilizados en casi todas las tuberías tecnológicas y de transporte con diámetros de 15 a 2000 milímetros en viviendas y servicios comunales , sistemas de suministro de agua y gas , oleoductos , instalaciones de energía y muchos otros a presiones operativas de hasta 25 MPa ytemperaturas de hasta 565 °C [2] .
El uso generalizado de válvulas se debe a una serie de ventajas de estos dispositivos, que incluyen:
Esta última cualidad hace que las válvulas sean especialmente valiosas para su uso en tuberías principales, que se caracterizan por un movimiento constante del medio a alta velocidad.
Las desventajas de las válvulas incluyen:
Con raras excepciones, las válvulas de compuerta no están diseñadas para regular el flujo del medio, se utilizan principalmente como válvulas de cierre: el elemento de bloqueo está en las posiciones extremas "abierto" o "cerrado" durante el funcionamiento.
Las válvulas de compuerta generalmente se fabrican con paso total, es decir, el diámetro del orificio pasante de la válvula corresponde aproximadamente al diámetro de la tubería en la que se instala. Sin embargo, en algunos casos, para reducir el par requerido para operar la válvula y para reducir el desgaste de las superficies de sellado, se utilizan válvulas de compuerta estrechas. Un ligero aumento en la resistencia hidráulica en este caso prácticamente no afecta el funcionamiento del sistema, no es deseable instalar tales válvulas solo en tuberías principales de gran diámetro [3] .
La forma más común de controlar una válvula es con un volante (manualmente, a veces un volante también se denomina volante), y las válvulas también pueden equiparse con accionamientos eléctricos (para las válvulas de cierre, los accionamientos eléctricos son más simples que para las válvulas de control, la señalización de la posición del elemento de bloqueo también es más simple, diseñado solo para las posiciones intermedias "abierto" y "cerrado" y no de señalización), actuadores hidráulicos y, en casos excepcionales, actuadores neumáticos . En las válvulas de accionamiento manual de gran diámetro, por regla general, se instala una caja de cambios para reducir las fuerzas de apertura y cierre.
Por la naturaleza del movimiento del husillo , se distinguen las válvulas con husillo retráctil o no retráctil (giratorio). En el primer caso, al abrir y cerrar la válvula, el husillo realiza un movimiento de traslación o de traslación rotacional, en el segundo, solo de rotación . [cuatro]
Las principales diferencias entre válvulas están en el diseño del cuerpo de cierre , de acuerdo a esta característica, las válvulas se diferencian en cuña , paralela , compuerta y manguera [3] .
En general, el diseño de la válvula de compuerta consta de un cuerpo y una tapa, formando una cavidad en la que se encuentra el medio de trabajo a presión y dentro de la cual se coloca la compuerta (en el dibujo de la derecha es una cuña). El cuerpo tiene dos extremos para conectar la válvula a la tubería (los extremos de conexión están bridados , acoplados y soldados ). Como regla general, dos asientos están ubicados dentro del cuerpo, paralelos o en ángulo entre sí (como en la figura), las superficies de sellado de la válvula se presionan contra sus superficies de sellado en la posición "cerrada". El obturador se desplaza en un plano perpendicular al eje de paso del medio a través del cuerpo, mediante un husillo o varilla . Un husillo con tuerca giratoria forma un par roscado que, al girar uno de estos elementos, asegura que la persiana se mueva en la dirección deseada. Esta solución (ver dibujo explicativo) es la más común y se utiliza para control manual o eléctrico . Cuando se utiliza un accionamiento hidráulico o neumático , la varilla realiza solo un movimiento de traslación junto con la válvula . El husillo está conectado a la válvula en un extremo dentro del cuerpo, y en el otro pasa a través de la tapa y el prensaestopas (que se utiliza principalmente como dispositivo de sellado en las válvulas) para conectarse al elemento de control de la válvula (en este caso, el volante) [3] .
En las válvulas de compuerta de cuña, los asientos en el cuerpo están ubicados en un ligero ángulo entre sí, y la compuerta es un dispositivo en forma de cuña: rígido, elástico o de doble disco, que en la posición "cerrada" se ajusta firmemente. en el espacio entre los asientos (ver dibujo explicativo, la cuña está en la posición más baja, entre los sillines). En función de las condiciones de funcionamiento se selecciona uno u otro tipo de cuña.
Cuña duraUna cuña rígida asegura la estanqueidad confiable del elemento de bloqueo, pero esto requiere una mayor precisión de mecanizado para hacer coincidir el ángulo de la cuña con el ángulo entre las monturas del cuerpo. La desventaja de una cuña rígida es el peligro de atascamiento de la válvula y la imposibilidad o dificultad de abrir la válvula como resultado de fluctuaciones en las temperaturas del medio de trabajo, desgaste o corrosión de las superficies de sellado.
Cuña de doble discoTal cuña está formada por dos discos ubicados en ángulo entre sí y rígidamente unidos entre sí. En él, los discos tienen la capacidad de autoalinearse en relación con los asientos del cuerpo, por lo que algunos errores cometidos en la fabricación de los asientos del cuerpo no afectan la estanqueidad en la posición "cerrada". Una válvula de cuña de doble disco reduce significativamente la posibilidad de atascamiento, que es característico de una cuña rígida y, a pesar de cierta complejidad del diseño, tiene una serie de otras ventajas: bajo desgaste en las superficies de sellado, alta estanqueidad del cierre. fuera del cuerpo, y se requiere menos fuerza para cerrar.
Las válvulas de cuña de doble disco incluidas en los accesorios de los barcos también se denominan válvulas de clínker .
Cuña elásticaEsta es una modificación de una cuña de doble disco, cuyos discos están interconectados por un elemento elástico capaz de doblarse , asegurando un contacto apretado entre las superficies de sellado en la posición "cerrada". En esta válvula, la posibilidad de discos autoajustables se reduce en comparación con los discos dobles, aunque se conserva la capacidad de compensar algunas deformaciones del cuerpo debido a las cargas de la tubería y las fluctuaciones de temperatura. Las ventajas de una cuña elástica son que no requiere un ajuste laborioso del obturador al cuerpo (como ocurre con una cuña rígida) y el diseño es más simple que el de una de doble disco. Por lo tanto, la cuña elástica suaviza hasta cierto punto las deficiencias y combina las ventajas de los otros dos tipos de compuertas de cuña [3] .
En las válvulas paralelas, las superficies de sellado de los elementos de la válvula son paralelas entre sí.
Válvulas de compuerta de doble disco paraleloEl obturador de tales válvulas de compuerta consta de dos discos, que en la posición "cerrada" se presionan contra los asientos con la ayuda de un hongo de cuña especial, bloqueando el paso del medio de trabajo a través del cuerpo.
Válvulas de compuertaUna especie de válvula paralela, en la que el elemento de bloqueo está hecho en forma de placa. Tales válvulas se utilizan en los casos en que se permite la dirección unidireccional del flujo del medio de trabajo y no se requiere una gran estanqueidad del cuerpo de cierre. Están destinados a su instalación como dispositivos de bloqueo en tuberías que transportan aguas residuales , lodos , pulpa y otros medios contaminados con impurezas mecánicas. A veces, la válvula se fabrica con un cuchillo para destruir partículas en el entorno de trabajo, en cuyo caso las válvulas de compuerta se denominan válvulas de compuerta de cuchillo .
Válvulas de compuerta en las que el cierre o regulación del caudal del medio de trabajo se realiza mediante el movimiento de giro del elemento de bloqueo o regulación.
Las válvulas de compuerta con un cuerpo de cierre de este tipo son fundamentalmente diferentes de otros diseños [5] . El cuerpo no tiene asientos y la válvula no tiene superficies de sellado. El paso del medio se realiza a través de una manguera elástica (tubo) insertada en la carcasa y aislando completamente las partes metálicas de la estructura del medio de trabajo. Para bloquear el paso, la manguera se aprieta completamente bajo la influencia del husillo (varilla), por lo que estos dispositivos se denominan dispositivos de manguera. Se les llamó válvulas de compuerta porque el eje de control de la válvula se mueve perpendicularmente al eje del paso del medio, es decir, funciona según el principio de una válvula.
Las válvulas de compuerta de manguera están diseñadas para tuberías que transportan medios viscosos , lodos y otros medios similares, así como líquidos ligeramente agresivos y agresivos. Las mangueras están hechas de varios grados de caucho , que aseguran el funcionamiento de las válvulas a presiones de hasta 1,6 MPa y temperaturas de hasta 110 °C [3] .
De gran importancia para el funcionamiento y el alcance de las válvulas es la ubicación de la unidad de funcionamiento: la conexión roscada de la tuerca del husillo. Puede ubicarse dentro de la válvula en el entorno de trabajo o fuera de la cavidad del cuerpo.
En este diseño, la rosca del husillo y la tuerca guía están ubicadas en el exterior del cuerpo de la válvula. El extremo inferior del husillo está conectado al obturador, y cuando se gira la tuerca giratoria para abrir la válvula, realiza solo un movimiento de traslación junto con el obturador, mientras que el extremo superior del husillo se extiende por el valor de la carrera del obturador. Para poder mover el husillo, la tuerca giratoria se eleva por encima de la parte superior de la cubierta (es decir, por encima de la caja de empaquetadura) aproximadamente la cantidad de carrera en el diseño, que se denomina conjunto de yugo .
Las ventajas de este diseño son la ausencia de efectos nocivos del entorno de trabajo sobre la unidad de funcionamiento y el libre acceso para su mantenimiento y, por lo tanto, un menor desgaste del prensaestopas y una mayor fiabilidad del par roscado y del prensaestopas.
La desventaja de tales válvulas de compuerta es el aumento de la altura y el peso de la construcción debido a la salida del husillo de la cubierta en al menos el diámetro del paso y la necesidad por esta razón de dejar espacio libre para la salida del husillo durante la instalación .
En este caso, la rosca de avance se encuentra dentro de la cavidad de la válvula y al abrir el husillo no se sale de la tapa, manteniendo su posición original en altura. La tuerca giratoria en estas válvulas está conectada a la cuña y, cuando se gira el eje para abrir el paso, parece estar enroscado sobre él, arrastrando la cuña con él.
En las válvulas de compuerta con vástago no ascendente, la unidad en funcionamiento está sumergida en el ambiente de trabajo y, por lo tanto, está expuesta a la corrosión y partículas abrasivas en el ambiente de trabajo, el acceso a la misma está cerrado y no hay posibilidad de mantenimiento durante la operación, lo que lleva a una disminución en la confiabilidad de las unidades de caja de funcionamiento y prensaestopas.
En este sentido, tales válvulas de compuerta tienen un uso limitado: para tuberías que transportan aceites minerales , aceite , agua que no están obstruidas con impurezas sólidas y no tienen propiedades corrosivas. Dado que las válvulas de compuerta con vástago no ascendente dificultan el control y el mantenimiento del conjunto de desplazamiento, no se recomiendan para instalaciones críticas.
La ventaja de este diseño es la menor altura de construcción, lo que hace recomendable su uso para servicios subterráneos, pozos , pozos de petróleo , etc. [6] .
Las superficies de sellado de las válvulas se fabrican sin anillos, con anillos de latón , fluoroplástico , con revestimiento de acero resistente a la corrosión , caucho (en válvulas de cuña puede cubrir la cuña, y en válvulas de manguera se usa para hacer una manguera de pinza). ).
Las válvulas de compuerta con cuerpos de hierro fundido y aleación de aluminio se fabrican mediante fundición . Las válvulas de acero también se fabrican de la misma manera , pero algunas de ellas, así como las válvulas hechas de aleaciones de titanio , se fabrican mediante soldadura de piezas brutas obtenidas por estampación de chapa . Estas válvulas se denominan soldadas con sello . De acuerdo con sus características, funcionamiento y resistencia, no son inferiores a las válvulas de compuerta fundidas , sino que, por el contrario, las partes de los cuerpos y las tapas de dichas válvulas de compuerta están hechas de un material más duradero y cuidadosamente controlado, cuya calidad es superior a la de fundición. Al mismo tiempo, la tecnología de soldadura y los métodos para probar las uniones soldadas aseguran una alta calidad de las partes del cuerpo, lo que hace posible el uso de tales válvulas de compuerta en instalaciones críticas, incluida la energía nuclear . [3] [6]