¿Por qué las válvulas, dispositivos aparentemente sencillos, suponen hasta 50% de los costes de ingeniería de tuberías? Este artículo explora el papel fundamental de las válvulas en los sistemas de tuberías de fluidos, haciendo hincapié en la importancia de seleccionar el tipo adecuado y realizar pruebas de presión rigurosas. Los lectores conocerán los distintos tipos de válvulas, sus aplicaciones y los puntos clave para garantizar un rendimiento y una seguridad óptimos en entornos industriales complejos. Descubra cómo tomar decisiones informadas en la selección de válvulas puede suponer un ahorro de costes y una mayor seguridad operativa.
En los sistemas de tuberías de fluidos, las válvulas reguladoras son unidades de control, y su inversión representa entre 30% y 50% del coste de ingeniería de las tuberías.
Las principales funciones de las válvulas son abrir y cerrar, estrangular, regular el caudal, aislar equipos y sistemas de tuberías, impedir el reflujo de medios y regular y agotar la presión.
Las válvulas son también los componentes más complejos de las tuberías, generalmente ensambladas a partir de múltiples piezas de alto contenido técnico.
Con el rápido desarrollo de la industria petroquímica, los medios de los equipos de producción petroquímica son en su mayoría tóxicos, inflamables, explosivos y altamente corrosivos, y las condiciones de funcionamiento son complejas y duras, con altas temperaturas y presiones de funcionamiento y largos ciclos de puesta en marcha.
Cuando una válvula falla, puede provocar una fuga de medio, contaminando el medio ambiente y causando pérdidas económicas, y en casos graves, puede hacer que el equipo paralice la producción o incluso provocar un accidente catastrófico.
Por lo tanto, en el diseño de tuberías, elegir las válvulas de forma científica y razonable no sólo puede reducir el coste de construcción del equipo, sino también garantizar un funcionamiento seguro.
Este artículo presenta principalmente los métodos de selección de varias válvulas de uso común, como válvulas de compuerta, válvulas de globo, válvulas de mariposa, válvulas de macho, válvulas de bola y válvulas de control de diafragma.
1. Definir claramente la finalidad de la válvula en el equipo o dispositivo.
Determinar las condiciones de trabajo de la válvula, como las propiedades del medio aplicable, la presión de trabajo, la temperatura de trabajo y el método de control del funcionamiento.
2. Seleccione correctamente el tipo de válvula.
La selección correcta del tipo de válvula es un requisito previo para que el diseñador tenga un conocimiento completo de todo el proceso de producción y de las condiciones de funcionamiento.
Al seleccionar el tipo de válvula, el diseñador debe conocer primero las características estructurales y el rendimiento de cada tipo de válvula.
3. Determine la conexión final de la válvula.
En las conexiones roscadas, las conexiones de brida y las conexiones de extremos soldables, las dos primeras son las más utilizadas. Las conexiones roscadas se utilizan principalmente para válvulas con diámetros nominales inferiores a 50 mm.
Si el diámetro es demasiado grande, la instalación y el sellado de la pieza de conexión son muy difíciles. Las válvulas con conexión por brida son relativamente cómodas de instalar y desmontar, pero son más pesadas y caras que las válvulas con conexión roscada.
Por lo tanto, son adecuados para conectar tuberías de diversos diámetros y presiones.
Las uniones por soldadura son más fiables que las uniones por brida bajo cargas más pesadas, pero son más difíciles de desmontar e instalar.
Por lo tanto, su uso se limita a ocasiones en las que pueden funcionar de forma fiable durante mucho tiempo, o cuando las condiciones de funcionamiento son duras y las temperaturas elevadas.
4. Selección de los materiales de las válvulas.
Al seleccionar los materiales para el cuerpo de la válvula, las piezas internas y la superficie de sellado, además de considerar las propiedades físicas (temperatura, presión) y químicas (corrosión) del medio de trabajo, también hay que tener en cuenta la limpieza del medio (presencia de partículas sólidas).
Además, hay que remitirse a la normativa pertinente del país y del departamento usuario.
Elegir el material correcto y razonable para la válvula puede lograr la vida útil más económica y el mejor rendimiento.
El material del cuerpo de la válvula se selecciona en el orden de hierro fundido-acero al carbono-acero inoxidable, y el material del anillo de sellado se selecciona en el orden de caucho-cobre-acero aleado-F4.
5. Otros
Además, hay que determinar el caudal y el nivel de presión del fluido que circula por la válvula, y seleccionar las válvulas adecuadas utilizando los datos disponibles, como catálogos de productos de válvulas y muestras.
Existen muchos tipos y variedades complejas de válvulas, como válvulas de compuerta, válvulas de globo, válvulas de mariposa, válvulas de macho, válvulas de bola, válvulas eléctricas, válvulas de diafragma, válvulas de retención, válvulas de seguridad, válvulas reductoras de presión, válvulas purgadoras de vapor y válvulas de corte de emergencia. Las válvulas más utilizadas son las válvulas de compuerta, las válvulas de globo, las válvulas de mariposa, las válvulas de macho, las válvulas de bola, las válvulas antirretorno y las válvulas de diafragma.
1. Válvula de compuerta
Una válvula de compuerta es una válvula que puede abrir o cerrar un paso de fluido impulsando el miembro de cierre (plato de válvula) hacia arriba y hacia abajo a lo largo de la superficie de sellado del asiento de la válvula con un vástago de válvula.
Las válvulas de compuerta tienen mejores prestaciones de estanqueidad y menor resistencia al fluido que las válvulas de globo. Son más fáciles de abrir y cerrar, y tienen ciertas prestaciones de regulación.
Son una de las válvulas de cierre más utilizadas.
Las desventajas de las válvulas de compuerta son su gran tamaño, su estructura compleja en comparación con las válvulas de globo, y que la superficie de sellado es propensa al desgaste y difícil de reparar, por lo que generalmente no son adecuadas para la estrangulación.
Según la posición de la rosca en el vástago de la válvula, las válvulas de compuerta pueden dividirse en dos tipos: de vástago ascendente y de vástago no ascendente.
Según las características estructurales de la placa de la compuerta, pueden dividirse en tipo cuña y tipo paralelo.
2. Válvula de globo
Una válvula de globo es una válvula de cierre hacia abajo. El elemento de cierre (disco de la válvula) es accionado por un vástago de la válvula para moverse hacia arriba y hacia abajo a lo largo del eje del asiento de la válvula (superficie de sellado).
En comparación con las válvulas de compuerta, las válvulas de globo tienen mejor rendimiento de regulación, peor rendimiento de estanqueidad, estructura sencilla, fácil fabricación y mantenimiento, mayor resistencia a los fluidos y precio más barato.
Son una válvula de cierre de uso común y suelen emplearse en tuberías de mediano y pequeño diámetro.
3. Válvula de bola
El elemento de cierre de una válvula de bola es una bola con un orificio circular pasante, que gira con el vástago de la válvula para lograr la apertura y el cierre de la válvula.
Las válvulas de bola tienen una estructura simple, apertura y cierre rápidos, funcionamiento cómodo, tamaño pequeño, peso ligero, menos componentes, baja resistencia a los fluidos, buen rendimiento de sellado y fácil mantenimiento.
4. Válvula de mariposa
La estructura de una válvula de mariposa es básicamente la misma que la de una válvula de globo, excepto por el disco de mariposa, que tiene formas y características diferentes y un diámetro menor que el asiento de la válvula.
No es conveniente tener un diámetro demasiado grande, ya que el aumento del caudal de medio por la menor altura de apertura podría acelerar la erosión contra el disco del acelerador.
Las válvulas de mariposa tienen pequeñas dimensiones, peso ligero, buen rendimiento de regulación, pero baja precisión de regulación.
5. Válvula de tapón
Una válvula de obturador tiene un obturador con un orificio pasante como miembro de cierre. El obturador gira con el vástago de la válvula para abrirla y cerrarla.
Las válvulas de macho tienen una estructura sencilla, apertura y cierre rápidos, fácil manejo, baja resistencia al fluido, menos componentes y poco peso. Las válvulas de macho pueden ser de paso recto, de tres vías o de cuatro vías.
Las válvulas de paso recto se utilizan para cortar el fluido, y las de tres y cuatro vías para cambiar la dirección del fluido o distribuirlo.
6. Válvula de mariposa
Una válvula de mariposa utiliza una placa de mariposa que gira 90 grados dentro del cuerpo de la válvula para completar la acción de apertura y cierre. Las válvulas de mariposa tienen un tamaño reducido, un peso ligero, una estructura sencilla y pocos componentes.
Pueden abrirse y cerrarse rápidamente girando 90 grados, y son fáciles de manejar.
Cuando la placa de la mariposa está completamente abierta, el espesor de la placa es la única resistencia a que el medio fluya a través del cuerpo de la válvula, por lo que la caída de presión generada por la válvula es pequeña, y la válvula tiene excelentes características de control de flujo.
Las válvulas de mariposa se presentan en dos tipos de estanquidad: estanquidad blanda elástica y estanquidad dura metálica.
En las válvulas de sellado elástico, el anillo de sellado puede estar incrustado en el cuerpo de la válvula o fijado a la circunferencia de la placa de mariposa, que tiene un buen rendimiento de sellado y se puede utilizar para la estrangulación, así como para tuberías de vacío medio y medios corrosivos.
Las válvulas de cierre metálico suelen tener una vida útil más larga que las de cierre elástico, pero es difícil conseguir un sellado completo. Suelen utilizarse en situaciones en las que el caudal y la caída de presión varían mucho y requieren un buen rendimiento de estrangulación.
La estanqueidad metálica puede adaptarse a temperaturas de funcionamiento más elevadas, mientras que la estanqueidad elástica tiene el defecto de estar limitada por la temperatura.
7. Válvula de retención
Una válvula antirretorno es una válvula que puede impedir automáticamente el retroceso del fluido. El miembro de cierre de una válvula de retención se abre bajo la acción de la presión del fluido, permitiendo que el fluido fluya desde el lado de entrada al lado de salida.
Cuando la presión en el lado de entrada es inferior a la del lado de salida, el miembro de cierre se cierra automáticamente bajo la acción de factores como la diferencia de presión del fluido y su propio peso, para evitar el reflujo del fluido.
Las válvulas antirretorno pueden dividirse en válvulas antirretorno elevables y válvulas antirretorno oscilantes en función de su forma estructural.
Las válvulas antirretorno de tipo elevador tienen mejores prestaciones de estanquidad pero mayor resistencia a los fluidos que las válvulas antirretorno de tipo oscilante.
Para el puerto de aspiración de la tubería de aspiración de una bomba, se recomienda una válvula de pie, que sirve para llenar de agua la tubería de entrada de la bomba antes de bombear, y para mantener la tubería de entrada y el cuerpo de la bomba llenos de agua después de parar la bomba para prepararla para el siguiente arranque.
Por lo general, las válvulas de pie sólo se instalan en tuberías verticales a la entrada de la bomba, y el medio fluye de abajo hacia arriba.
8. Válvula de diafragma
El elemento de cierre de una válvula de diafragma es un diafragma de goma, que se sujeta entre el cuerpo y la tapa de la válvula.
La parte saliente del diafragma se fija en el vástago de la válvula, y el cuerpo de la válvula está revestido de caucho. Como el medio no entra en la cavidad interior de la tapa de la válvula, el vástago de la válvula no necesita prensaestopas.
Las válvulas de diafragma tienen una estructura sencilla, buen rendimiento de sellado, fácil mantenimiento y baja resistencia a los fluidos. Las válvulas de diafragma se pueden dividir en tipo vertedero, tipo paso recto, tipo ángulo recto y tipo paso caudal.
1. Directrices para la selección de válvulas de compuerta
En general, las válvulas de compuerta deberían ser la primera opción. Las válvulas de compuerta son adecuadas no sólo para medios como vapor y aceite, sino también para medios que contienen partículas sólidas y tienen alta viscosidad. También son adecuadas para válvulas utilizadas en sistemas de ventilación y bajo vacío.
Para medios con partículas sólidas, el cuerpo de la válvula de compuerta debe tener uno o dos orificios de purga.
Para medios a baja temperatura, deben seleccionarse válvulas de compuerta especiales para baja temperatura.
2. Directrices para la selección de válvulas de globo
Las válvulas de globo son adecuadas para tuberías o dispositivos con medios de alta temperatura y presión en los que los requisitos de resistencia a los fluidos no son estrictamente necesarios, como las tuberías de vapor con DN ＜ 200 mm.
Las válvulas pequeñas, como las de aguja, las de instrumentos, las de muestreo y las de manómetros, también pueden utilizar válvulas de globo.
Las válvulas de globo pueden utilizarse para regular el caudal o la presión, pero requieren una menor precisión de regulación y, cuando el diámetro de la tubería es relativamente pequeño, se prefieren las válvulas de globo o las válvulas de mariposa.
Para medios altamente tóxicos, son preferibles las válvulas de compuerta con juntas de fuelle; sin embargo, las válvulas de compuerta no son adecuadas para medios con alta viscosidad o medios que contienen partículas que tienden a sedimentarse. Tampoco son adecuadas para válvulas utilizadas en sistemas de ventilación o bajo vacío.
3. Directrices para la selección de válvulas de bola
Las válvulas de bola son adecuadas para medios de baja temperatura, alta presión y alta viscosidad.
La mayoría de las válvulas de bola pueden utilizarse en medios con partículas sólidas en suspensión, y también en medios pulverulentos y granulares según los requisitos del material de sellado.
Las válvulas de bola de paso total no son adecuadas para la regulación y el control del caudal, pero son apropiadas para situaciones que requieren una acción rápida de encendido y apagado y son fáciles de implementar el corte de emergencia en accidentes.
Las válvulas de bola se recomiendan para tuberías con un estricto rendimiento de sellado, desgaste, canales de contracción, acciones rápidas de apertura y cierre, cierre de alta presión (gran diferencia de presión), bajo nivel de ruido, fenómeno de gasificación, bajo par de funcionamiento y baja resistencia al fluido.
Las válvulas de bola son adecuadas para estructuras ligeras, cierre a baja presión y medios corrosivos. Las válvulas de bola también son la válvula ideal para medios a baja temperatura y criogénicos, y para tuberías y dispositivos con medios a baja temperatura, deben seleccionarse válvulas de bola de baja temperatura con tapas de válvula añadidas.
Al seleccionar válvulas de bola flotante, el material del asiento de la válvula debe soportar la carga de la bola y el medio de trabajo.
Las válvulas de bola de gran diámetro requieren una mayor fuerza durante el funcionamiento, y las válvulas de bola con un DN≥200mm deben estar equipadas con transmisión por tornillo sin fin. Las válvulas de bola de bola fija son adecuadas para diámetros mayores y presiones más altas.
Además, las válvulas de bola utilizadas para manipular materiales altamente tóxicos y medios combustibles deben tener estructuras ignífugas y antiestáticas.
4. Directrices para la selección de válvulas de mariposa
Las válvulas de mariposa son adecuadas para situaciones con temperaturas del medio más bajas pero presiones más altas, y para lugares que requieren regulación de caudal y presión.
Sin embargo, no son adecuadas para medios de alta viscosidad o que contengan partículas sólidas, y no deben utilizarse como válvulas de cierre.
5. Directrices para la selección de válvulas de obturador
Las válvulas de macho son adecuadas para situaciones que requieren acciones rápidas de apertura y cierre, pero generalmente no son adecuadas para vapor y medios a temperaturas más altas.
Son adecuados para medios con temperaturas más bajas y mayor viscosidad, y también para medios con partículas en suspensión.
6. Directrices para la selección de válvulas de mariposa
Las válvulas de mariposa son adecuadas para diámetros mayores (como DN﹥600mm) y longitudes estructurales más cortas, y situaciones que requieren regulación de caudal con apertura y cierre rápidos.
Se utilizan generalmente para agua, aceite, aire comprimido y otros medios con temperaturas ≤ 80℃ y presiones ≤ 1,0MPa.
Debido a su mayor pérdida de presión en comparación con las válvulas de compuerta y de bola, las válvulas de mariposa son adecuadas para sistemas de tuberías con requisitos de pérdida de presión menos estrictos.
7. Directrices para la selección de válvulas antirretorno
Las válvulas antirretorno suelen ser adecuadas para medios limpios y no deben utilizarse para medios con partículas sólidas o alta viscosidad.
Para tamaños ≤40mm, se recomiendan válvulas antirretorno de elevación (sólo se permite su instalación en tuberías horizontales).
Para DN＝50～400mm, se recomiendan válvulas de retención de vaivén (pueden instalarse en tuberías horizontales y verticales, pero para tuberías verticales, el medio debe fluir de abajo hacia arriba).
Para DN≥450mm, se recomiendan válvulas de retención de cojín. Las válvulas de retención de doble clapeta también pueden utilizarse para DN＝100～400mm. Las válvulas antirretorno de clapeta oscilante pueden diseñarse con una presión de trabajo elevada, con PN de hasta 42MPa.
Pueden ser adecuados para cualquier medio y rango de temperatura de trabajo en función del material del cuerpo y de los componentes de sellado.
Los medios pueden incluir agua, vapor, gas, medios corrosivos, aceite, productos farmacéuticos, etc., y el rango de temperatura de trabajo puede estar entre -196℃ y 800℃.
8. Directrices para la selección de válvulas de diafragma
Las válvulas de diafragma son adecuadas para aceite, agua, medios ácidos y medios que contengan sólidos en suspensión con una temperatura de trabajo inferior a 200℃ y una presión inferior a 1,0MPa.
No son adecuadas para disolventes orgánicos y medios oxidantes fuertes. Para los medios de molienda de partículas, se deben seleccionar válvulas de diafragma de tipo vertedero, y se debe consultar la tabla de características de flujo al seleccionar la válvula de diafragma de tipo vertedero.
Para fluidos viscosos, lechada de cemento y medios sedimentarios, deben seleccionarse válvulas de diafragma de paso recto. Salvo requisitos específicos, las válvulas de diafragma no deben utilizarse en tuberías o equipos de vacío.
En general, las válvulas industriales no se someten a pruebas de resistencia durante su uso, pero las válvulas que han sido reparadas o las válvulas con cuerpos y tapas corroídos o dañados deben someterse a pruebas de resistencia.
En el caso de las válvulas de seguridad, su presión de ajuste, presión de restablecimiento y otras pruebas deben cumplir sus instrucciones y la normativa pertinente.
Las pruebas de resistencia y estanqueidad deben realizarse durante la instalación de las válvulas. Las válvulas de baja presión deben inspeccionarse aleatoriamente a 20% y, si fallan, debe realizarse una inspección a 100%.
Las válvulas de media y alta presión deben inspeccionarse 100%. Los medios comúnmente utilizados para las pruebas de presión de válvulas incluyen agua, aceite, aire, vapor, nitrógeno, etc.
Los métodos de prueba de presión para diversas válvulas industriales, incluidas las neumáticas, son los siguientes:
1. Método de prueba de presión para válvulas de bola
La prueba de resistencia de las válvulas de bola neumáticas debe realizarse con la bola en estado semiabierto.
①Prueba de estanquidad de las válvulas de bola flotante:
Coloque la válvula en estado semiabierto, introduzca el medio de ensayo por un extremo y cierre el otro.
Gire la bola varias veces y compruebe la estanqueidad del prensaestopas y la junta cuando la válvula esté cerrada y sin fugas.
A continuación, introduzca el medio de ensayo por el otro extremo y repita la prueba anterior.
②Prueba de estanquidad de las válvulas de bola fija:
Gire la bola varias veces sin carga antes de la prueba. Las válvulas de bola fija deben estar en estado cerrado.
Introduzca el medio de ensayo por un extremo hasta el valor especificado y compruebe la estanquidad del extremo de entrada con un manómetro.
La precisión del manómetro debe ser de 0,5 a 1 nivel, y el rango debe ser 1,5 veces la presión de prueba.
Si no se produce ninguna caída de presión en el tiempo especificado, está cualificado. Introduzca el medio de prueba desde el otro extremo y repita la prueba anterior.
A continuación, coloque la válvula en estado semiabierto, cierre ambos extremos y llene la cavidad con el medio.
Comprobar la estanqueidad del prensaestopas y la junta bajo la presión de prueba sin fugas.
③Las válvulas de bola de tres vías deben someterse a una prueba de estanquidad en cada posición.
2. Método de prueba de presión para válvulas antirretorno
Estado de la prueba: En las válvulas antirretorno de elevación, el eje de la clapeta de la válvula se encuentra en posición perpendicular a la horizontal; en las válvulas antirretorno de vaivén, el eje del canal y el eje de la clapeta de la válvula son aproximadamente paralelos a la línea horizontal.
Durante la prueba de resistencia, introduzca el medio de prueba desde el extremo de entrada hasta el valor especificado y cierre el otro extremo. El cuerpo y la tapa de la válvula no deben tener fugas para ser calificados.
Durante la prueba de estanqueidad, introduzca el medio de prueba por el extremo de salida y compruebe la superficie de estanqueidad, el prensaestopas y la junta en el extremo de entrada. No debe haber fugas para ser calificado.
3. Método de prueba de presión para válvulas reductoras de presión
① La prueba de resistencia de la válvula reductora de presión se lleva a cabo generalmente después de la prueba y el montaje de una sola pieza, y también puede llevarse a cabo después del montaje.
La duración de la prueba de resistencia es de 1 minuto para DN150mm.
Después de soldar los fuelles y los componentes, se debe realizar una prueba de resistencia a la presión del aire a 1,5 veces la presión más alta utilizada con la válvula reductora de presión.
② Durante la prueba de estanqueidad, debe realizarse en función del medio de trabajo real.
En las pruebas con aire o agua, la presión de prueba debe ser 1,1 veces la presión nominal.
Cuando se realicen pruebas con vapor, debe utilizarse la presión de trabajo máxima permitida a la temperatura de trabajo.
La diferencia entre la presión de entrada y la presión de salida no debe ser inferior a 0,2MPa.
El método de ensayo es el siguiente:
Después de ajustar la presión de entrada, ajustar gradualmente el tornillo regulador de la válvula para hacer que la presión de salida cambie sensible y continuamente dentro del rango de valores máximo y mínimo sin estancamiento ni resistencia de tarjeta.
Para las válvulas reductoras de presión de vapor, después de ajustar la presión de entrada, cierre la válvula de cierre después de cerrar la válvula.
La presión de salida es el valor más alto y el más bajo. En 2 minutos, el aumento de la presión de salida debe cumplir los requisitos especificados en el cuadro 4.176-22.
Al mismo tiempo, el volumen de la tubería posterior a la válvula debe cumplir los requisitos especificados en la tabla 4.18 para ser calificado. Para las válvulas reductoras de presión de agua y aire, cuando se ajusta la presión de entrada y la presión de salida es cero, la válvula reductora de presión debe cerrarse para realizar una prueba de estanqueidad. La ausencia de fugas en 2 minutos es cualificada.
4. Método de prueba de presión para válvulas de mariposa
La prueba de resistencia de las válvulas de mariposa neumáticas es la misma que la de las válvulas de globo.
La prueba de estanquidad de las válvulas de mariposa debe introducir el medio de prueba por el extremo por donde fluye el medio.
La placa de mariposa debe abrirse y el otro extremo debe cerrarse. A continuación, debe inyectarse la presión hasta el valor especificado.
Después de inspeccionar que no hay fugas en el prensaestopas y otros lugares de sellado, cierre la placa de mariposa, abra el otro extremo de la válvula y compruebe que no hay fugas en el lugar de sellado de la placa de mariposa.
Las válvulas de mariposa utilizadas para regular el caudal pueden no requerir un ensayo de estanquidad.
5. Método de prueba de presión para válvulas de tapón
Durante la prueba de resistencia de las válvulas de obturador, introduzca el medio por un extremo, cierre los pasos restantes y gire el obturador a cada posición de trabajo hasta que esté completamente abierto para la prueba. El cuerpo de la válvula no debe tener fugas para ser calificado.
Durante la prueba de estanquidad, la válvula de paso recto debe mantener la misma presión en la cámara y en el paso. El obturador debe girarse hasta la posición de cierre y la inspección debe realizarse desde el otro extremo.
A continuación, gire el tapón 180 grados y repita la prueba anterior. La válvula de obturador de tres o cuatro vías debe mantener la misma presión en un extremo de la cámara y del paso.
Gire el tapón a la posición cerrada de uno en uno e inspecciónelo simultáneamente desde el otro extremo.
Antes de la prueba de la válvula de obturación, se permite que una capa de aceite lubricante no ácido delgado se recubra en la superficie de sellado. No debe haber fugas y gotas de agua expandida dentro del tiempo especificado para ser calificado.
El tiempo de prueba de la válvula de tapón puede ser más corto y generalmente sigue los requisitos del diámetro nominal, que es de 1 a 3 minutos.
En el caso de las válvulas de tapón de gas, el ensayo de estanquidad al aire debe realizarse a 1,25 veces la presión de trabajo.
6. Método de prueba de presión para válvulas de diafragma
Durante la prueba de resistencia de las válvulas de diafragma, introduzca el medio por cualquiera de los extremos, abra el disco de la válvula y cierre el otro extremo. Después de que la presión de prueba se eleve al valor especificado, el cuerpo y la tapa de la válvula no deben tener fugas para ser calificados.
Luego, reduzca la presión a la presión de prueba de rendimiento de sellado, cierre el disco de la válvula e inspeccione desde el otro extremo. No debe haber fugas que calificar.
7. Método de prueba de presión para válvulas de globo y válvulas de mariposa
La prueba de resistencia de las válvulas de globo y de mariposa suele realizarse colocando la válvula montada en el marco de prueba de presión, abriendo el disco de la válvula e introduciendo el medio hasta el valor especificado.
Compruebe si el cuerpo y la tapa de la válvula transpiran o tienen fugas. También se pueden realizar pruebas en una sola pieza. Solo las válvulas de globo requieren una prueba de estanquidad.
Durante la prueba de las válvulas de globo, el vástago de la válvula debe estar en posición vertical y el disco de la válvula abierto.
El medio debe introducirse desde un extremo por debajo del disco de la válvula hasta el valor especificado, y debe inspeccionarse el prensaestopas y la junta.
Una vez superada la prueba, cierre el disco de la válvula e inspeccione si hay alguna fuga por el otro extremo. Si es necesario realizar tanto la prueba de resistencia como la de estanquidad, se debe realizar primero la prueba de resistencia.
A continuación, reduzca la presión a la presión de prueba de rendimiento de sellado, inspeccione el prensaestopas y la junta, cierre el disco de la válvula e inspeccione si hay alguna fuga por el extremo de salida.
8. Método de prueba de presión para válvulas de compuerta
La prueba de resistencia de las válvulas de compuerta es la misma que la de las válvulas de globo. Existen dos métodos para las pruebas de rendimiento de estanquidad de las válvulas de compuerta:
① Abra la compuerta y aumente la presión dentro de la válvula hasta el valor especificado.
A continuación, cierre la compuerta y retire inmediatamente la válvula de compuerta. Compruebe si hay fugas en el sellado de ambos lados de la compuerta o inyecte directamente el medio de prueba en el tapón de la tapa de la válvula hasta el valor especificado e inspeccione las superficies de sellado de ambos lados de la compuerta.
Este método se denomina método de presión intermedia, pero no es adecuado para los ensayos de estanquidad de válvulas de compuerta de diámetro nominal inferior a DN32mm.
② El otro método consiste en abrir la compuerta y elevar la presión de prueba dentro de la válvula hasta el valor especificado.
A continuación, cierre la compuerta y abra un extremo de la placa ciega para inspeccionar si hay fugas en la cara de sellado. Repita la prueba anterior varias veces hasta que pase.
La prueba de estanquidad de las válvulas de compuerta neumáticas debe realizarse en el prensaestopas y las juntas antes de la prueba de estanquidad de la compuerta.
9. Método de prueba de presión para válvulas de seguridad
① La prueba de resistencia de las válvulas de seguridad es la misma que la de otras válvulas y se prueba con agua.
Al comprobar la parte inferior del cuerpo de la válvula, introduzca presión desde el extremo de entrada y selle la superficie de sellado. Al comprobar la parte superior del cuerpo de la válvula y la tapa de la válvula, introduzca presión desde el extremo de salida y selle el otro extremo.
El cuerpo y la tapa de la válvula no deben tener fugas en el tiempo especificado para ser calificados.
② Para la prueba de estanquidad y la prueba de ajuste de presión se utilizan generalmente los siguientes medios: vapor saturado para las válvulas de seguridad de vapor, aire para el amoníaco u otros gases, y agua u otros líquidos no corrosivos para las válvulas de seguridad de líquidos.
El nitrógeno se utiliza habitualmente como medio de prueba para las válvulas de seguridad en posiciones importantes.
La prueba de estanquidad se realiza con la presión de prueba siendo el valor de la presión nominal, y debe repetirse al menos dos veces. No debe haber fugas en el tiempo especificado para ser calificado.
Los métodos de detección de fugas incluyen el uso de mantequilla para fijar papel fino a la brida de salida, y las protuberancias de papel son fugas, y el uso de mantequilla para fijar una placa de plástico fina u otras placas a la parte inferior de la brida de salida, y la inspección se realiza después del llenado con agua, y la ausencia de burbujas indica que no hay fugas.
El ajuste de presión y la prueba de presión de restablecimiento de las válvulas de seguridad deben realizarse al menos 3 veces y calificarse de acuerdo con los requisitos especificados.
En GB/T12242-1989 Safety Valve Performance Test Method se pueden encontrar otras pruebas de rendimiento para válvulas de seguridad.
Basándose en el análisis anterior, las válvulas de compuerta deberían ser generalmente la opción preferida.
Las válvulas de globo son adecuadas para tuberías con requisitos de baja resistencia a los fluidos, así como para medios a alta temperatura y alta presión en tuberías o dispositivos.
No deben utilizarse para medios de alta viscosidad o que contengan partículas, ni para válvulas de purga de aire o válvulas en sistemas de bajo vacío.
Las válvulas de bola son adecuadas para medios de baja temperatura, alta presión y alta viscosidad.
Suelen utilizarse en tuberías con estricto rendimiento de estanquidad, desgaste, pasos estrechos, apertura y cierre rápidos, gran diferencia de presión, bajo nivel de ruido, gasificación, pequeño par de funcionamiento y baja resistencia al fluido.
Las válvulas de mariposa son adecuadas para ocasiones con baja temperatura y alta presión, no para medios con alta viscosidad o que contengan partículas sólidas, y no para válvulas de cierre.
Las válvulas de macho son adecuadas para ocasiones que requieren una apertura y cierre rápidos. Por lo general, no son adecuadas para vapor y medios a alta temperatura, pero sí para medios a baja temperatura y alta viscosidad, así como para medios con partículas en suspensión.
Las válvulas de mariposa se utilizan generalmente para medios de agua, aceite y aire comprimido con una temperatura de ≤80℃ y una presión de ≤1,0MPa. Debido a la pérdida de presión relativamente grande en comparación con las válvulas de compuerta y las válvulas de bola, las válvulas de mariposa son adecuadas para sistemas de tuberías con requisitos de pérdida de presión menos estrictos.
Las válvulas de retención suelen ser adecuadas para medios limpios y no deben utilizarse para medios que contengan partículas sólidas o con alta viscosidad.
Las válvulas de diafragma son adecuadas para aceites, agua, medios ácidos y medios que contengan materias en suspensión con una temperatura de trabajo inferior a 200℃ y una presión inferior a 1,0MPa. No son adecuadas para disolventes orgánicos ni medios fuertemente oxidantes.
En los sistemas de tuberías de industrias como la petrolera y la química, las aplicaciones de las válvulas, las frecuencias de funcionamiento y los entornos de servicio varían enormemente. Controlar o eliminar las fugas menores es importante y crítico. Una selección adecuada de válvulas puede reducir los costes de construcción y garantizar una producción segura.
Las válvulas de bola fija controlan la apertura y el cierre de la válvula mediante la rotación de la bola en su interior. Hay un orificio pasante en el centro de la bola, que puede girar 90 grados.
El diámetro del orificio pasante es igual o menor que el diámetro de la tubería. Cuando la bola gira 90 grados, las caras de entrada y salida de la tubería son ambas superficies de la bola, con lo que se cierra la válvula y se corta el paso del fluido.
Cuando la válvula de bola gira 90 grados, las caras de entrada y salida de la tubería son ambas superficies del orificio de la bola, y el fluido pasa a través de la válvula. La válvula de bola fija puede girar en diferentes ángulos para controlar el tamaño del flujo de fluido.
Las válvulas de bola fijas se utilizan habitualmente en tuberías generales, como las de transporte de agua, aceite, vapor y otros fluidos.
Las válvulas de globo, también conocidas como válvulas de compuerta, pueden sellar completamente la salida del asiento de la válvula aplicando presión mediante la rotación del vástago de la válvula, impidiendo así el paso del fluido.
Las válvulas de globo se utilizan habitualmente en tuberías para gases y líquidos corrosivos, como gas natural, gas licuado y ácido sulfúrico.
Las válvulas de compuerta funcionan como una compuerta y controlan el flujo de fluido girando el vástago de la válvula para moverla hacia arriba y hacia abajo. Los anillos de sellado a ambos lados de la válvula de compuerta pueden sellar completamente toda la sección.
Las válvulas de compuerta sólo pueden estar totalmente abiertas o totalmente cerradas y no pueden utilizarse como válvulas de control de caudal. Las válvulas de compuerta se utilizan principalmente como dispositivos de cierre en tuberías de suministro de agua, alcantarillado, barcos y otras aplicaciones.
La válvula de retención oscilante se abre por la presión del fluido y se cierra por gravedad cuando la presión del fluido en las tuberías de entrada y salida de la válvula está equilibrada. Su función principal es impedir el reflujo del fluido, y pertenece a las válvulas automáticas. Se utiliza principalmente en tuberías de las industrias petrolera, química, farmacéutica y otras.
Las válvulas de mariposa, también conocidas como válvulas de placa abatible, pueden girar 90 grados, y la rotación del vástago de la válvula acciona el disco para cambiar el ángulo del disco, controlando así el flujo de fluido. Pueden utilizarse para cerrar, conectar y regular el flujo de fluidos en tuberías. Las válvulas de mariposa se utilizan habitualmente en tuberías de suministro de agua, gas y otras tuberías como dispositivos de control y cierre del flujo.
Las válvulas reguladoras, también conocidas como válvulas de control, se utilizan para controlar el tamaño del caudal de fluido. Cuando la parte reguladora de la válvula recibe la señal de control, el vástago de la válvula controlará automáticamente el grado de apertura y cierre de la válvula en función de la señal, con lo que se consigue regular el caudal y la presión del fluido. Las válvulas reguladoras se utilizan habitualmente en tuberías de calefacción, suministro de gas, petroquímicas y otras aplicaciones.
Válvula de rebose
El papel de las válvulas de rebose y las válvulas reductoras de presión
Las válvulas de rebose se utilizan para evitar la sobrecarga del sistema y garantizar la seguridad, mientras que las válvulas reductoras de presión reducen la presión del sistema al tiempo que garantizan que éste no se sobrecargue. Puede decirse que las válvulas de rebose son pasivas, mientras que las válvulas reductoras de presión son activas.
He aquí algunas diferencias clave entre las dos válvulas:
La presión a la salida se mantiene constante gracias a la válvula reductora de presión, mientras que la válvula de rebose mantiene la presión a la entrada.
Cuando no se utiliza, la entrada y la salida de la válvula reductora de presión están interconectadas, mientras que la entrada y la salida de la válvula de rebose no lo están.
Cuando no se utiliza, el orificio de la válvula reductora de presión está abierto, mientras que la válvula de rebose normalmente está cerrada.
Diferencia entre válvulas de rebose y válvulas reductoras de presión.
La válvula de rebose es una válvula de control de presión que controla principalmente la presión del sistema y también actúa como dispositivo de descarga.
1. La válvula reductora de presión se utiliza principalmente para reducir la presión en una determinada rama del sistema hidráulico, de modo que la presión de la rama sea inferior y estable a la presión del circuito de aceite principal. Dentro del rango de la presión ajustada, la válvula reductora de presión, al igual que la válvula de rebose, está cerrada.
Sin embargo, a medida que la presión del sistema aumenta y alcanza la presión fijada por la válvula reductora de presión, ésta se abre y parte del aceite volverá al depósito a través de ella, provocando el calentamiento del aceite del depósito. Esta rama de la presión del aceite no aumentará más. Desempeña un papel en la reducción y estabilización de la presión de esta rama.
En cambio, la válvula de rebose es diferente. Se instala a la salida de la bomba para garantizar la estabilidad general de la presión del sistema y evitar la sobrepresión. Por lo tanto, tiene la función de seguridad, regulación de la presión y estabilización.
2. La válvula de rebose se conecta generalmente en paralelo en la rama del sistema para regular la presión, estabilizar la presión y reducir la presión, mientras que la válvula reductora de presión se conecta generalmente en serie en una determinada rama del sistema para reducir la presión y mantener la presión en esta rama.
La válvula de rebose está normalmente cerrada y sólo funciona cuando el sistema tiene sobrepresión, mientras que la válvula reductora de presión está normalmente abierta y reduce la presión a través de un paso estrecho.
La función de la válvula de rebose es la regulación de la presión, el rebose y la protección contra sobrecargas. La válvula reductora de presión reduce la presión y reduce la presión en una parte determinada del sistema hidráulico.
Sus finalidades son diferentes, por lo que no pueden sustituirse entre sí. La válvula de rebose controla la presión de entrada, mientras que la válvula reductora de presión controla la presión de salida.
He aquí algunos ejemplos:
Supongamos que tiene un sistema hidráulico que incluye una válvula de rebose. Si el caudal de salida de la bomba hidráulica supera un determinado nivel, rebosará a través de la válvula de rebose.
Esto reducirá el caudal que entra en el sistema, lo que estabilizará la presión del mismo. La válvula de rebose se utiliza para controlar esta presión estable.
Consideremos ahora una válvula reductora de presión. Existen dos tipos de válvulas reductoras de presión: la válvula reductora de presión diferencial fija y la válvula reductora de presión de valor fijo. La primera mantiene una presión diferencial constante entre la entrada y la salida de la válvula.
Por ejemplo, si se fija el valor en 10 y la presión de entrada es x, la presión de salida de la válvula reductora de presión será x-10. Esta última mantiene una presión de salida constante.
Por ejemplo, si ajusta el valor de la válvula reductora de presión de valor fijo a 20, y la presión de entrada es superior a 20, la presión de salida de la válvula reductora de presión será siempre 20. ¿Lo ha entendido?
La válvula de seguridad pilotada es una novedosa estructura de válvula de seguridad que se utiliza principalmente en los campos del petróleo, el gas natural, los productos químicos, la electricidad, la metalurgia y el gas urbano. Es el mejor dispositivo de protección contra sobrepresión para equipos, recipientes o tuberías sometidos a presión.
La principal ventaja de la válvula de seguridad pilotada es que la acción directa del muelle se sustituye por la acción indirecta de la válvula piloto, lo que mejora la sensibilidad de la acción.
Además, la válvula principal adopta una estructura de pistón de manguito con asiento de válvula de doble sellado, que tiene una alta precisión de acción, buena repetibilidad, cierre rápido, sin fugas, y puede manejar la descarga de alta contrapresión.
Tiene una larga vida útil y un funcionamiento estable y fiable. La válvula de seguridad pilotada también puede calibrarse en línea.
Incluso tras repetidas aperturas y descargas, puede reajustarse y cerrarse herméticamente de forma automática, lo que facilita su manejo y mantenimiento.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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