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VÁLVULA GLOBAL ---- El tipo más común de válvula en el mundo de hoy

Aug 01, 2017

Válvulas de Globo de Latón El tipo más común de válvula en el mundo de hoy es probablemente la válvula de globo. Millones están en uso, y la mayoría están bajo su nariz o literalmente bajo sus manos como usted se lava en el fregadero. Eso es correcto-la válvula de grifo es en realidad una válvula de globo ocultos bajo una capa brillante de cromado. Estos dispositivos de control de flujo utilitario también son el corazón de cada babero de manguera. De hecho, la industria de plomería utiliza hoy más válvulas de globo que cualquier otro segmento de la industria.

Sin embargo, el mundo es también la válvula de preferencia en prácticamente todas las industrias en las que los caudales deben ser regulados. La válvula de globo básica también es similar a su primo más complicado, la válvula de control multi-vuelta. De hecho, la válvula de control es realmente sólo una válvula de globo con campanas y silbatos unidos en forma de control automático, operación equilibrada, posicionador, controlador, circuitos de retroalimentación y mucho más.

Fig1-BoltedBonnetGlobe Figura 1. Válvula de globo del capó atornillado Fig2-ForgedSteelGlobeValve Figura 2. Válvula de esfera de acero forjado (FS) Fig3-PSGlobe Figura 3. Válvula de globo de sello de presión Fig4-YPatternPSGlobeStop Figura 4. Válvula de globo de sello de presión en forma de Y USOS MÁS USADOS PARA GLOBOS

Aunque la válvula de globo se puede utilizar como una válvula de bloqueo o de aislamiento, está diseñada principalmente para regular el flujo en la posición parcialmente abierta, mientras que las válvulas de compuerta están diseñadas para la posición completamente abierta o completamente cerrada. Al considerar las válvulas de globo para el servicio de aislamiento de encendido y apagado, la selección del diseño debe recibir una consideración cuidadosa porque mantener un sello hermético contra la fuerza fuerte que empuja hacia arriba en el disco es difícil.

Los diseñadores de tuberías, al especificar una válvula, consideran primordialmente cuán bien emula un tubo recto de tubería mientras está en posición abierta. Válvulas como la puerta, la mariposa y los tipos de bola de puerto completo hacen un trabajo muy bueno en este sentido. Sin embargo, la válvula de globo, debido a su camino de flujo interior convoluted, no hace bien en imitar un funcionamiento recto de la pipa. En su lugar, el flujo en zig-zag en ángulo crea fricción de fluido, que a su vez disminuye el flujo de fluido a través de la válvula. La "Cv" (o la medida del coeficiente de caudal) para las válvulas de compuerta y globo de tamaño igual será muy diferente, ya que la válvula de compuerta ofrece poca resistencia al flujo mientras está en posición abierta.

El mecanismo de cierre de la válvula del globo, que se llama un disco o un enchufe, se puede mecanizar en muchas diversas formas. Al cambiar la forma del disco, la velocidad de flujo a través de la válvula a medida que se abre puede variar considerablemente en proporción al número de vueltas del vástago. La mayoría de los servicios usan el diseño de disco más común o "convencional" o de disco de tipo esférico porque abre más que otros diseños para cualquier movimiento dado del tallo. El diseño del disco V-port se utiliza para el estrangulamiento fino a través de una amplia gama de porcentajes de apertura y es adaptable a todos los tamaños de válvulas de globo. El diseño del disco de la aguja se utiliza para la regulación del flujo muy fina, pero por lo general sólo para tamaños más pequeños. Cuando se requiere un apagado absoluto o cuando existe un problema de sellado de fluidos con partículas en suspensión diminutas, se puede instalar un inserto de elastómero de asiento blando en el disco o en el asiento.



La guarnición

En válvulas de globo, los componentes que soportan el peso del flujo de fluido durante la operación de cierre se denominan trim. Son el asiento y el disco que hace frente, vástago ya veces el hardware que conecta el vástago al disco. El correcto diseño de los acabados y la selección adecuada de los materiales de acabado son críticos para el máximo funcionamiento y longevidad de cualquier válvula, especialmente las válvulas de globo, que tienen una alta fricción de fluido y una ruta de flujo convoluta. A medida que el asiento y el disco se acercan, la velocidad y la turbulencia a través de ambos aumenta, creando potencial de daño por cavitación y erosión. Esta velocidad elevada puede provocar que la guarnición sea comida lejos, dando por resultado una válvula que fuga mal en la posición cerrada. Cuando se utiliza una válvula de globo para controlar fluidos altamente corrosivos, se pueden agravar los daños causados por la cavitación y la erosión. A veces este defecto se parece a una rebanada fina en el asiento o el disco, que se llama el alambre de dibujo. Sin embargo, si no se repara de inmediato, esta pequeña ruta inicial de fuga puede ensancharse y convertirse en un importante camino de fuga.

En las válvulas de globo de bronce más pequeñas, el recorte es el mismo material que el resto de la válvula o una aleación de bronce similar con mayor resistencia. En las válvulas de globo de hierro, el material de ajuste habitual es de bronce. Las válvulas de acero se ofrecen en una variedad de materiales de acabado, pero por lo general tienen uno o más de los componentes de acabado de la serie 400 martensítica de acero inoxidable acero. También se utilizan revestimientos duros tales como Stellite, así como aceros inoxidables de la serie 300 y aleaciones de cobre-níquel.

PATRONES Y DISEÑOS

Las válvulas de globo están disponibles en tres patrones básicos. El más común es el patrón "T", donde el tallo es perpendicular a la tubería. Similar al patrón T es el patrón de ángulo, pero el flujo se gira 90 grados en la válvula para permitir que la válvula angular sirva tanto como un dispositivo de control de flujo como para un tubo de 90 grados. La válvula del globo del patrón del ángulo todavía se utiliza comúnmente en la parte superior de calderas y es el patrón usado para la mayoría de los chokes en las unidades de producción de pozo de petróleo, llamados árboles de Navidad.

Los diseñadores de válvulas no se han conformado con el diseño básico de la válvula de globo. Mientras que otros diseños de válvulas más antiguos, como los tipos de compuerta y enchufe, han permanecido prácticamente iguales a los de hace 100 años, los diseñadores han estirado los límites de la válvula globo para convertirlo en un dispositivo de control de flujo de alto rendimiento.

El tercer y más reciente diseño, el patrón "Y", fue desarrollado en un esfuerzo por reducir la turbulencia que tiene lugar en el cuerpo de una válvula de globo, así como proporcionar un diseño más rígido. En este tipo de globo, el capó, el vástago y el disco son inclinados a 30 grados a 45 grados, dando por resultado una trayectoria más recta del flujo y una fricción menos fluida. Esta fricción reducida significa menos potencial de daño erosivo a la válvula, así como mejores características de flujo general para el sistema de tuberías.

Las válvulas del globo vienen en una variedad de diseños del capo, y cada diseño tiene su propio propósito. Para las válvulas de bronce pequeñas, el diseño del interior del tornillo de elevación del tallo es el más popular. En este diseño, las roscas del vástago están contenidas dentro de la envolvente presión / fluido del capó de la válvula. Dicho diseño es fácil de fabricar, pero tiene un inconveniente: los hilos están expuestos al fluido del proceso. Como resultado, las roscas críticas del vástago pueden dañarse cuando se exponen a fluidos corrosivos. Sin embargo, este tipo de válvula se utiliza normalmente para agua o vapor de baja presión.

En válvulas mayores que aproximadamente NPS 2 o para válvulas en servicio corrosivo, los diseños de capó, donde los hilos del vástago están fuera de la presión / envoltura de fluido, son mucho más preferidos. El más común de estos diseños se llama el tornillo exterior y el yugo, también conocido como OS & Y, que es el diseño más común para las válvulas de globo industriales más grandes.

La conexión cuerpo / capó en válvulas de globo viene en una variedad de diseños. Tanto las conexiones roscadas como los casquillos de unión se encuentran en las válvulas de bronce más pequeñas, mientras que el casquillo atornillado se encuentra en la mayoría de las válvulas de acero y de globo de hierro. El casquillo de sello de presión se utiliza en válvulas de globo de alta presión y alta temperatura, como las que tienen el diseño de patrón Y.

LA CONEXIÓN DE LA CALDERA

Las válvulas de globo y las calderas han estado literalmente y figurativamente conectadas por más de 150 años. De hecho, las válvulas de globo son tan críticas para las calderas que la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME) de la caldera y el código de la vasija de presión dicta cómo las válvulas se deben utilizar en el servicio de la caldera. La primera válvula en una línea de salida de la caldera es usualmente una válvula de retención, también conocida como una válvula de cierre de no retorno o de caldera. El stop-check es en realidad dos válvulas en una válvula de un globo para regular el flujo y una válvula de retención para prevenir el reflujo. El disco en un stop-check no está unido al vástago, sino que está guiado en el capó de la válvula, permitiéndose moverse libremente hacia arriba y hacia abajo cuando el vástago se eleva. Esto permite la regulación del caudal, pero cuando se produce el reflujo, el disco desconectado funciona como una válvula de retención del pistón y se cierra rápidamente, evitando el flujo inverso en la caldera. Si se requiere un cierre más apretado, se puede bajar el vástago de retención, evitando que el disco se mueva a la posición de apertura completa.

Además de regular la salida de la caldera, la válvula de retención también se utiliza para otras aplicaciones en las que la combinación de una válvula de retención y una válvula de globo tiene sentido para el diseñador de tuberías.

Otra aplicación de la válvula del globo de la caldera remonta su herencia de nuevo al caballo del hierro. Cuando ves imágenes de una locomotora con enormes plumas de vapor que fluyen desde sus lados, estás mirando una válvula de globo de la caldera de bombeo en el trabajo. La válvula de purga permite la eliminación del exceso de agua de una caldera que se requiere ocasionalmente. Las válvulas de globo de soplado se siguen utilizando en calderas estacionarias.

UN DISEÑO ADAPTABLE

La válvula de globo no sólo inició la industria de válvulas en su conjunto sino que también creó el enorme segmento de válvulas de control que existe hoy en día. Los diseñadores de sistemas de control tomaron la válvula globo original y la transformaron en un dispositivo de regulación automática para resolver problemas de control de fluidos de una manera más productiva. Inicialmente, estas válvulas globo reguladoras de presión fueron desarrolladas para controlar el vapor en calderas y bombas. Estas válvulas de regulación tempranas, también conocidas como reguladores, ahora se llaman válvulas de control y se utilizan en todo el mundo en prácticamente todas las industrias que requieren control de fluidos.

El diseño de válvulas de globo también es muy adaptable a otros servicios que no sean la regulación o el bloqueo de un volante o actuador. Si toma una válvula de globo estándar, retire el volante y el casquillo del yugo y reemplace los de un resorte calibrado o contrapeso, el globo se convierte en una válvula de alivio de presión. Si retira el mismo volante y el buje del yugo y los reemplaza con un flotador y una palanca, se convierte en una válvula de control de nivel. Y probablemente la adaptación de válvula de globo más visible es la boca de incendios, que es una válvula de globo con el volante y el casquillo de yugo reemplazado por un largo tubo de extensión y un sombrero de fireplug.

MÁS PEQUEÑO ES MEJOR

A diferencia de algunos de los otros diseños de válvulas, como la puerta y la mariposa, el globo no se fabrica comúnmente en tamaños muy grandes. Esto se debe en parte a que la gran área del disco que actúa directamente sobre el vástago crea una fuerza mucho mayor que la que se crea para una compuerta u otra válvula de encendido y apagado del mismo tamaño. Las válvulas de globo más grandes que funcionan a presiones de alto diferencial casi siempre requieren alguna ayuda mecánica para cerrar bajo presión, usualmente en forma de un engranaje manual o motorizado o, en algunos casos, un volante de golpe de martillo. Debido a la gran superficie del disco de la válvula ya la presión ejercida sobre el disco desde abajo, las válvulas de globo grandes y de baja presión requieren fuerza adicional en los diseños del capó para evitar que se flexionen y escapen por los asientos mientras están en la posición cerrada.

Mientras que las válvulas de globo muy grandes no son comunes, las pequeñas válvulas de globo que encajan en la palma de su mano son. Estas válvulas pequeñas, usualmente fabricadas de barras sólidas, se usan ampliamente para válvulas de instrumentos en entornos científicos, aplicaciones de muestreo de fluidos o en cualquier lugar donde se requiere una regulación de fluido de pequeño diámetro. Muchos son tipos de discos de aguja y proporcionan un control de flujo muy preciso. Algunos también están equipados con varias conexiones de tubería para permitir una fácil conexión a las líneas de tubos. Mientras que la mayoría de los vástagos de la válvula del globo son del tipo que gira, algunos tienen tallos no-giratorios para disminuir la posibilidad del desgaste del vástago.

La mayoría de las válvulas de globo están diseñadas para regular el flujo, pero algunos tipos de patrones en Y especialmente diseñados de alta presión son capaces de sellar herméticamente el flujo de fluido en el servicio de bloque o de encendido / apagado. Debido a que el disco se mueve hacia abajo directamente sobre el asiento, el empuje en el vástago se transfiere directamente a la fuerza de asiento. Esto permite que prácticamente toda la fuerza de salida del actuador se use para sellar la válvula contra fugas. La mayoría de las veces, estos globos de alta presión se construyen con sello de presión en lugar de bonetes atornillados. El capuchón de sello de presión aumenta su sellabilidad a medida que aumenta la presión interna del fluido.

Las válvulas de globo tienen típicamente una dirección de flujo preferida, que se confirma habitualmente mediante una flecha estampada o moldeada en el exterior del cuerpo de válvula. Para la mayoría de las aplicaciones generales de fontanería e industriales, la dirección del flujo primario es hacia arriba contra el disco. Este flujo ascendente es más suave en y alrededor del disco, y proporciona una rotación libre del disco sobre el vástago, lo que permite que la válvula encuentre su propio asiento o "ajuste" al cerrar. En algunas aplicaciones, tales como el servicio de bloqueo de alta presión o de encendido / apagado, la dirección preferida de flujo está hacia abajo sobre la parte superior del disco, en lugar de debajo. Pero estas situaciones son raras.

NORMAS Y MATERIALES

El diseño y construcción de válvulas de globo está cubierto bajo una serie de especificaciones de la industria. Curiosamente, el American Petroleum Institute (API), que tiene estándares para todos los otros tipos de válvulas principales, no tiene estándar para válvulas de globo mayores que NPS 2. La Tabla 1 enumera algunos de los estándares más comunes para las válvulas de globo.

Los materiales utilizados en la construcción de válvulas de globo van de la bronce básica a las superaleaciones de alto níquel. El bronce sigue siendo el material de válvula de globo más utilizado, seguido de cerca por hierro y acero fundido. Para aplicaciones criogénicas, las válvulas de globo de acero inoxidable y de bronce son populares, requiriendo sólo un capó extendido para evitar que el área del prensaestopas se congele.

Tabla 1. Normas comunes de válvula globo

MSS SP-42 - Clase 150, resistente a la corrosión, compuerta, globo y válvulas de retención

MSS SP-80 - Puerta de bronce, globo, ángulo y válvulas de retención

MSS SP-85 - Globo de hierro gris y válvulas de ángulo, con bridas y extremos roscados

MSS SP-118 - Globo de acero compacto y válvulas de retención (servicio de refinería química y de petróleo)

API 602 - Puerta de acero, globo y válvulas de retención para tamaños dn 100 (NPS 2) y menor para la industria de petróleo y gas natural

BSI 1873 - Válvulas de retención y de retención de globo de acero y de retención (extremos de brida y extremo de soldadura) para las industrias petroleras, petroquímicas y afines

ISO 12149 - Válvulas globo de acero con casquillo atornillado para aplicaciones de uso general

    MSS - Sociedad de Normalización de Fabricantes de la Industria de Válvulas y Conexiones
    API - Instituto Americano del Petróleo
    BSI - Instituto Británico de Estándares
    ISO - Organización de Normas Internacionales

Ya se trate de controlar el agua del baño en un grifo, el aceite en una refinería o el vapor en una planta de energía, globo válvulas "soldado en" 24 horas al día. A pesar de que su diseño básico no ha cambiado mucho en 150 años, estos nobles miembros de la familia de válvulas siguen funcionando bien y deberían prestar un valioso servicio a la industria de control de flujo durante los próximos 150 años.