Válvulas - Diseño de compuertas

 A veces no se comprende del todo una válvula de compuerta, a pesar de que fue concebida y diseñada para provocar la menor caída de presión posible. A continuación, intentaré resumir sus características.

Válvula de compuerta pequeña. Observe la forma de la compuerta y cómo, cuando está completamente abierta, se puede ver a través de ella (lo que significa que causa una caída de presión muy pequeña).

¿Cómo es una válvula de compuerta?

Se pueden encontrar varias imágenes en internet, pero como la mayoría de los diseños, se identifica por su obstáculo en forma de compuerta o disco.
Como se puede ver en la imagen de arriba, el diseño de la válvula no es complicado y se puede encontrar en el mercado en materiales como:

• plástico (PVC u otro), 
• bronce, 
• acero, 
• aleaciones especiales u otros materiales no metálicos.

Quizás la característica más visible de una válvula de compuerta es su carcasa, que muestra, externamente, la forma de la compuerta. Esta es una forma muy útil de identificar una válvula de compuerta a simple vista.

¿Para qué se usa una válvula de compuerta?

Como se mencionó anteriormente, las válvulas de compuerta se diseñaron, quizás, con un propósito en mente:

provocar la menor caída de presión posible en una tubería.

¿Por qué sería esta una razón plausible para crear una nueva válvula? Algunas necesidades de la industria habrían impulsado la creación/diseño de dicha válvula. 

A continuación, se presenta una lista de algunas de estas necesidades:

• Solo se necesitaba una válvula, o algún otro dispositivo, que permitiera aislar los equipos durante el mantenimiento,
• Dado que la válvula, o algún otro dispositivo, solo se utilizará durante operaciones de mantenimiento, debe estar completamente abierta durante el funcionamiento normal.
• Dado que la válvula, o algún otro dispositivo, solo se abriría o cerraría, debería causar la menor caída de presión posible en la línea. 
• Se necesita una válvula, o algún otro dispositivo, para aislar partes de la tubería del proceso.

En esta etapa, se puede decir que el control de flujo no era necesario, ya que ya existían otras válvulas adecuadas para este propósito.

Entonces, ¿en qué situaciones se usaría una válvula de compuerta? Las mencionadas anteriormente.

¿En qué casos no se recomienda una válvula de compuerta?

Existen algunos. Diversas situaciones surgen debido a un conocimiento insuficiente de la física de las condiciones de flujo y las necesidades de la aplicación.

1. Las válvulas de compuerta no son adecuadas para el control de flujo. El obstáculo móvil, ya sea la compuerta o el disco, puede perder su apriete debido al estancamiento continuo del flujo. Esto no se trata de una falla repentina, sino que ocurrirá con el tiempo.
2. Las válvulas de compuerta no se recomiendan para operaciones de cierre rápido. Son válvulas multivuelta, lo que significa que se necesitan varias vueltas de rueda para abrirlas o cerrarlas completamente. Dado que las válvulas de compuerta detienen el flujo del fluido, los cierres repentinos pueden causar efectos de golpe de ariete indeseables.

Fluidos recomendados

Aquí se presentan diversas variantes de la válvula de compuerta clásica, con modificaciones como:

• Material de construcción, 
• opciones de puertos, 
• diseño de compuerta/disco, 
• mecanismo de actuador, 
• empaque.

Sin embargo, también debe considerarse la naturaleza del fluido. Por ejemplo, no solo su temperatura, viscosidad y presión, sino también su fase. Las válvulas de compuerta están diseñadas idealmente para:

• líquidos puros y 
• gases puros.

Desafortunadamente, en la práctica, los fluidos de trabajo pueden presentarse de diferentes maneras. Por ejemplo: como bifásicos, que también pueden ser una de las siguientes opciones:

• líquido-sólido
• gas-sólido

donde pueden presentarse diferentes proporciones de cada fase.

Si el fluido de trabajo es un líquido puro o un gas puro, no se espera ningún problema relacionado con el cierre hermético de la válvula. Sin embargo, si hay pequeñas partículas suspendidas en el fluido transportador, pueden formarse obstrucciones en la trayectoria de la compuerta/disco, impidiendo el cierre hermético y provocando fugas.

Dependiendo de la naturaleza de las partículas suspendidas,

• Forma, 
• concentración y 
• tendencia a aglomerarse

Una válvula de compuerta podría no ser la mejor opción para su aplicación. En caso de duda razonable, consulte a un fabricante o proveedor confiable.

Dimensionamiento de una válvula de compuerta

A pesar de la complejidad de las válvulas de control de flujo, las válvulas de compuerta son sencillas de aplicar: suelen instalarse para aislar equipos durante el mantenimiento o para aislar secciones de redes de tuberías, por ejemplo. Esto significa que no se considera que las válvulas de compuerta modifiquen la hidráulica ya calculada.

En otras palabras, las válvulas de compuerta suelen permanecer completamente abiertas e introducen la menor caída de presión posible. Por lo tanto, el tamaño de los puertos de la válvula de compuerta debe ser igual al de la tubería donde se instalará.

Espero que esta publicación te sea útil.

¿Tienes alguna pregunta? Escríbela en los comentarios y trataré de ayudarte.

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Ildebrando.