Válvulas de globo: estrangulamiento, trim y caída de presión trata sobre la válvula de movimiento lineal con disco sobre asiento que sigue siendo la herramienta de trabajo para el estrangulamiento en plantas de proceso, ofreciendo buena resolución de control a lo largo de un amplio rango de recorrido a costa de una caída de presión mayor que una válvula de compuerta o una válvula de bola de paso total.
Una válvula de globo cierra contra el flujo bajando un disco, tapón o aguja sobre un asiento perpendicular al eje de la tubería. A diferencia de una válvula de compuerta, cuya trayectoria del flujo permanece esencialmente recta cuando está abierta, una válvula de globo obliga al fluido a cambiar de dirección al menos dos veces, hacia abajo respecto al asiento y de nuevo hacia arriba en la salida. Esa trayectoria tortuosa es la compensación definitoria: fuerte comportamiento de estrangulamiento pero una mayor caída de presión que los diseños de paso recto, incluso totalmente abierta. El disco se desplaza de forma lineal y perpendicular al asiento, por lo que la abertura cambia suavemente conforme se mueve el vástago, razón por la cual las válvulas de globo son adecuadas para estaciones de estrangulamiento, líneas de derivación y elementos internos de válvulas de control en lugar de simples aislamientos on-off.
Los cuerpos de válvulas de globo vienen en algunos patrones estándar, intercambiando resistencia por ocupación de espacio:
El "trim" es el conjunto mojado de disco y asiento, y su forma determina la característica de flujo, es decir, cómo la caudal se relaciona con el recorrido del vástago:
Los asientos endurecidos y revestidos con Stellite son importantes en servicios erosivos o de alta presión diferencial, donde el flujo estrangulado a alta velocidad acelera el desgaste.
Las válvulas de globo son direccionales. La instalación correcta es normalmente "flujo por debajo del asiento", es decir, el fluido empuja el disco hacia arriba y fuera del asiento al abrirse, utilizando la presión del flujo para ayudar a levantar el disco, y el empaque y el vástago sólo ven la presión de línea cuando está cerrada, lo que favorece la vida útil del sello y la seguridad. Los cuerpos suelen llevar una flecha de flujo fundida o estampada; instalarlas al revés hace que la válvula sea más difícil de operar bajo presión o, en diseños de tapón balanceado, anula completamente el balance de presión.
La trayectoria tortuosa es la compensación central de la válvula de globo. Una válvula de compuerta o de bola totalmente abierta presenta un diámetro cercano al del paso completo al flujo, mientras que el área de flujo de una válvula de globo permanece constreñida por la geometría del asiento incluso con el vástago totalmente recorrido, por lo que los cálculos de dimensionamiento deben tenerlo en cuenta completamente abierta, no sólo en estrangulamiento parcial.
| Tipo de válvula | Trayectoria del flujo | Caída de presión relativa (totalmente abierta) | Más adecuada para |
|---|---|---|---|
| Globo (cuerpo en Z) | Dos giros de 90° | Alta | Estrangulamiento manual o automatizado frecuente |
| Globo (patrón en Y) | Un giro ~45° | Moderada | Estrangulamiento con prioridad a menor pérdida de carga |
| Válvula de compuerta | Pasaje recto | Muy baja | Aislamiento totalmente abierto o totalmente cerrado |
| Válvula de bola | Pasaje recto (paso total/reducido) | Muy baja a baja | Aislamiento, operación rápida de cuarto de vuelta |
| Válvula mariposa | Disco en la trayectoria del flujo | Baja a moderada | Aislamiento de grandes diámetros y estrangulamiento burdo |
Por esto rara vez se especifican válvulas de globo para aislamiento en líneas grandes con flujo continuo a menos que la línea también necesite estrangulamiento. Para un servicio de bloqueo simple, una válvula de compuerta o una válvula de bola suele ser la opción de menor pérdida.
La mayoría de las válvulas de control accionadas usadas para regulación continua de procesos son, mecánicamente, válvulas de globo con un posicionador y un actuador añadidos al vástago. La característica del trim, la clase de fugas del asiento y el dimensionamiento del actuador se basan directamente en los fundamentos de las válvulas de globo; el coeficiente de dimensionamiento que relaciona la presión diferencial con el caudal se trata en el artículo complementario sobre Cv de válvulas de control y coeficiente de flujo.
Las válvulas de globo operan en servicio de estrangulamiento, por lo que sus asientos y discos sufren desgaste continuo por flujo a alta velocidad, a menudo erosivo, en aperturas parciales, a diferencia de una válvula de aislamiento que suele permanecer totalmente abierta o cerrada. El desgaste del asiento se manifiesta como un incremento de la fuga en posición cerrada y una deriva en la característica de flujo, degradando la calidad del control antes de convertirse en una falla evidente. Las fugas del empaque son otro modo de falla común, dada la movilidad vertical del vástago y la exposición del prensaestopas a la presión de línea. Registrar verificaciones de carrera, pruebas de fuga del asiento y reemplazos de empaque en Fabrico mantiene este historial vinculado al activo, de modo que el desgaste recurrente sea visible antes de forzar un paro. Los equipos que evalúan esto pueden reservar una demostración de Fabrico para ver cómo se rastrea el historial de mantenimiento de válvulas frente a la carga de trabajo y la criticidad.
La trayectoria interna del flujo obliga al fluido a cambiar de dirección, típicamente dos veces en un cuerpo en Z estándar, incluso cuando está totalmente abierta. La trayectoria de una válvula de compuerta se mantiene esencialmente recta y sin obstrucciones, evitando esta pérdida geométrica.
Sí. Con el material de asiento y el bruñido (lapping) adecuados, las válvulas de globo logran cierre hermético y son comunes en líneas de derivación y ventilación, aunque rara vez se eligen para servicio de bloqueo en grandes diámetros dado la caída de presión y el mayor coste por tamaño frente a válvulas de compuerta o de bola.
Significa que la válvula está instalada de modo que el flujo entra por debajo del asiento y empuja el disco hacia arriba al abrirse, ayudando la apertura y manteniendo el empaque en gran medida aislado de la presión de línea cuando la válvula está cerrada, lo que mejora la vida del sello del vástago y el acceso para mantenimiento.
Iniciar sesión
Blog