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Las válvulas de globo son válvulas de cierre de movimiento lineal que se utilizan para iniciar, detener o regular el flujo mediante un miembro de cierre denominado disco. El disco de la válvula de globo puede cerrar completamente el paso del flujo o puede retirarse por completo. La apertura del asiento cambia proporcionalmente con el recorrido del disco, lo que es ideal para tareas que implican regulación de flujo. Las válvulas de globo son las más adecuadas y ampliamente utilizadas para estrangular y controlar el flujo de fluido y generalmente se emplean en tuberías de pequeño tamaño.

Una válvula de globo utiliza un movimiento lineal para mover un disco (miembro de cierre) dentro o fuera de la superficie del asiento. Las válvulas de globo forman una cavidad de forma globular alrededor de la región del puerto y de ahí su nombre. El disco puede tener varias formas y se mueve perpendicular al asiento de la válvula de globo. Este movimiento del disco ayuda en la apertura y cierre de la válvula. Las válvulas de globo en general se utilizan para tuberías de tamaño 8 pulgadas o menos. En este artículo, exploraremos los tipos, piezas, principio de funcionamiento, función, símbolo, aplicación, ventajas y desventajas de las válvulas de globo.

Además, dependiendo del diseño del asiento y del disco, la carga de asiento de las válvulas de globo se puede controlar positivamente mediante un vástago roscado. La capacidad de sellado de la válvula de globo es alta. Se pueden utilizar para servicio de apertura y cierre si la resistencia al flujo debido al paso de flujo tortuoso de estas válvulas es aceptable. Algunas válvulas de globo también están diseñadas específicamente para una baja resistencia al flujo para uso en servicio de apertura y cierre. Debido a la corta distancia de recorrido del disco entre las posiciones abierta y cerrada, las válvulas de globo son ideales si la válvula debe abrirse y cerrarse con frecuencia. Por tanto, las válvulas de globo se pueden utilizar para una amplia gama de tareas.

Piezas de válvula de globo

Una válvula de globo típica consta de las siguientes partes:

• Cuerpo de válvula (6): forma globular
• Capó (7)
• Disco o Tapón (10)
• Tallo (9)
• Yugo
• Casquillo y brida del prensaestopas (3)
• Anillo de asiento (11)
• Manga de yugo (2)
• Pernos y tuercas del prensaestopas (4)
• Volante (1): Actuador mecánico
• Asiento trasero
• Junta de sello de presión
• Embalaje
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• Tipos de válvula de globo

  Para cumplir con la variada gama de tareas laborales al menor costo, se diseñan numerosas variaciones de válvulas de globo. Los tres tipos más comunes de configuraciones de válvulas de globo disponibles para uso industrial son

  Patrón en T (tipo T) Las válvulas de globo poseen el coeficiente de flujo más bajo y una mayor caída de presión. En servicios de estrangulamiento severos, se pueden utilizar válvulas de globo de este tipo. Si la caída de presión no es un problema y se requiere estrangulación, la válvula de globo tipo T será una buena opción.

• Patrón en estrella Las válvulas de globo se pueden abrir durante largos períodos sin una erosión grave. Ofrecen muy baja resistencia al flujo. Para las operaciones de puesta en marcha, se utilizan ampliamente válvulas de globo tipo Y.Patrón de ángulo Las válvulas de globo hacen girar el flujo de fluido en dirección perpendicular sin el uso de un codo. Para servicios de flujo pulsante, se utilizan válvulas de globo de tipo angular debido a su capacidad de manejar el efecto de golpe.
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• Tipos de válvulas de globo según la conexión del cuerpo del capó

  Según las conexiones cuerpo-bonete, están disponibles los siguientes tipos de válvulas de globo:

  • Capó atornillado: Diseño sencillo y económico.
  • Capó atornillado: más popular y ampliamente utilizado. Necesita una junta para sellar la junta del cuerpo y el capó.
  • Capó soldado: Popular donde no se requiere desmontaje. peso más ligero.
  • Bonete de sello de presión: para aplicaciones de alta presión se utiliza este tipo de válvula de globo.
  • Bonete con bridas: Puede diseñarse para cualquier tamaño y presión de funcionamiento. Sin embargo, con el aumento de presión, este tipo de válvula de globo se vuelve pesada y voluminosa.
  • Capó con anillo de unión: Se requiere un anillo de unión atornillado separado que sujeta el casquete al cuerpo de la válvula. Este tipo de construcción de válvula de globo generalmente tiene un tamaño limitado de hasta 3 pulgadas.

  Asiento de válvula de globo

  Las válvulas de globo se suministran con asiento metálico o asiento blando. Para mantener uniformes las tensiones en los asientos, se realizan diversas variaciones en el diseño de los asientos. La siguiente figura muestra las configuraciones de asientos empleadas con más frecuencia en válvulas de globo.

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• Función de la válvula de globo

  La función principal de una válvula de globo es iniciar, detener o regular el flujo. Cuando la válvula de globo se abre, el disco se mueve hacia arriba permitiendo que el fluido fluya proporcionalmente. En una posición abierta, el vástago de la válvula se eleva y sale por la parte superior. La válvula de globo se utiliza normalmente en tamaños más pequeños; en su mayoría de 12 pulgadas o menos de tamaño. Con un aumento en el tamaño de la válvula de globo, aumenta la potencia requerida para operar. En la práctica normal, una válvula de globo funciona como válvula de cierre, pero también puede utilizarse con fines de estrangulación.

  Principio de funcionamiento de la válvula de globo

  Consulte la imagen de la sección transversal de la válvula de globo que se muestra a continuación. Una válvula de globo se compone de un disco móvil y un asiento de anillo estacionario en un cuerpo esférico. El asiento de una válvula de globo se encuentra en el centro y paralelo al tubo, y la abertura del asiento se cierra con el disco. Como se puede ver en la imagen, cuando el volante se gira manualmente o mediante un actuador, el movimiento del disco se controla (baja o sube) mediante el vástago de la válvula. Cuando el disco de la válvula de globo se asienta sobre el anillo de asiento, el flujo se detiene por completo.

  

  Pero cuando se levanta el disco, el flujo comienza a medida que el movimiento ascendente del disco crea espacio para el fluido.

• Discos de válvula de globo

  La posición del disco y el asiento de la válvula de globo se puede describir esquemáticamente de la siguiente manera:

  

  El disco de una válvula de globo se fabrica en tres diseños básicos; Disco convencional (o disco de bolas), disco de composición y disco tipo tapón.

  Disco de bola: En el disco de tipo convencional, la construcción del asiento y del disco está hecha de un disco metálico con forma de bola. Posee una forma cónica corta y se adapta fácilmente a un asiento de superficie plana en el cuerpo. Para servicios de baja presión, este tipo de válvula de globo es bastante popular y económica. Aunque el disco de bola es capaz de estrangular el flujo, todavía se usa principalmente para iniciar y detener el flujo.

• Disco de composición: Se utiliza un anillo de inserción duro y no metálico en el disco de un diseño de disco de composición para crear un cierre más hermético. Para aplicaciones de alta temperatura y presión, se utilizan discos compuestos debido a su suficiente resiliencia y resistencia a la erosión. La válvula de globo de disco de composición es básicamente una versión mejorada de la válvula de globo de disco convencional. Los discos de composición se pueden reemplazar o reparar.

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  Disco de enchufe: El disco tapón es el mejor entre los tres diseños de disco de válvula de globo y es adecuado para servicios de estrangulación. Un tapón metálico largo y cónico se convierte en un disco de tapón que se asienta en un cono generando una amplia superficie de asiento.

  Disco – Configuración del vástago

  El vástago de una válvula de globo puede girar o no mientras se sube o baja el disco, según el diseño. En consecuencia, hay disponibles varias configuraciones de disco y vástago, como

• Vástago giratorio con disco integral
  • Vástago giratorio con disco no integral
  • Vástago no giratorio con disco integral
  • Vástago no giratorio con disco no integral
• Debido a la simplicidad del diseño, la mayoría de las válvulas de globo incorporan un vástago giratorio.

• Dirección del flujo de la válvula de globo

  Para aplicaciones de baja temperatura, la dirección del flujo en una válvula de globo se instala de manera que la presión actúe debajo del disco. Este diseño facilita la operación, protege la empaquetadura y elimina cierta cantidad de acción erosiva en el asiento y las caras del disco. Mientras que, para el servicio de vapor a alta temperatura, las válvulas de globo se colocan de manera que la presión esté por encima del disco. Esto evitará la contracción del vástago al enfriarse, lo que puede tender a levantar el disco del asiento.

• Símbolo de válvula de globo

  El siguiente símbolo de válvula de globo es bastante popular en la industria de tuberías. Se utilizan en P&ID para diferenciar una válvula de guante de otros tipos de válvulas.

  

  La siguiente imagen muestra el símbolo típico de una válvula de globo que se utiliza para indicar una válvula de derivación en la estación de control.

  

  Diagrama de válvula de globo

  Las válvulas de globo están disponibles en tres patrones de cuerpo.

  • Patrón estándar (patrón T o patrón Z)
  • Patrón de ángulo
  • Patrón oblicuo (patrón en estrella o patrón en Y)

  Válvulas de globo de patrón estándar o patrón T/Z

  Este es el patrón de cuerpo de válvula de globo más común. La configuración horizontal del asiento permite que el vástago y el disco se muevan perpendicularmente a la dirección del flujo de fluido. Este diseño proporciona la mayor resistencia al flujo de fluido entre todos los patrones disponibles. Este diseño de válvula de globo de patrón estándar tiene el coeficiente de flujo más bajo y la caída de presión más alta. Para aplicaciones y servicios de estrangulamiento severos donde la caída de presión no es de mucha preocupación, como en líneas de derivación alrededor de una válvula de control, este tipo de válvulas de globo se usan comúnmente.

  

  Válvula de globo de patrón oblicuo o de patrón Y

  El diseño del cuerpo de la válvula de globo de patrón oblicuo es adecuado para aplicaciones que requieren una baja caída de presión. Su diseño de patrón oblicuo reduce al mínimo la resistencia al flujo de la válvula de globo. El asiento y el vástago tienen un ángulo de aproximadamente 45 grados, lo que proporciona una trayectoria de flujo más recta en plena apertura y ofrece la menor resistencia al flujo.

  

  Válvula de globo con patrón de ángulo

  El diseño del cuerpo de la válvula de globo de patrón angular se fabrica modificando la válvula de globo de patrón estándar básico. Los extremos de las válvulas de este tipo de válvulas de globo son perpendiculares o en un ángulo de 900, y el flujo de fluido se produce con una sola vuelta de 900. En comparación con las válvulas de globo de patrón oblicuo, tienen un coeficiente de flujo ligeramente menor. Para aplicaciones que tienen flujo pulsante debido a su capacidad para manejar el efecto de golpe, se utilizan válvulas de globo de patrón angular.

  Cuando se requiere una válvula de globo cerca de un codo de tubería, el cuerpo de la válvula de globo con patrón en ángulo ofrece dos ventajas. En primer lugar, el cuerpo con patrón en ángulo proporciona una resistencia al flujo muy reducida. En segundo lugar, el diseño del patrón en ángulo ahorra la necesidad de un conector y una junta de tubería.

  

  Ventajas de la válvula de globo

  Las principales ventajas de las válvulas de globo se pueden resumir en las siguientes:

  • Buena capacidad de sellado.
  • Capacidad de aceleración de moderada a buena.
  • Trazo más corto.
  • Proporciona una amplia gama de capacidades disponibles en estilos de cuerpo en T, en estrella y en ángulo.
  • El mecanizado y repavimentación de los asientos es sencillo.
  • La válvula de globo se puede utilizar como válvula de retención modificando ligeramente el diseño.

  Desventajas de la válvula de guante

  Las desventajas de la válvula de globo se pueden enumerar de la siguiente manera:

  • Mayores caídas de presión debido a muchos cambios de dirección
    • Mayor requerimiento de fuerza o potencia para asentar la válvula.
    • Estrangulación del flujo debajo del asiento y cierre del flujo sobre el asiento.

  • Aplicaciones de la válvula de globo

    La válvula de globo se puede utilizar en una amplia gama de servicios; Servicios de fluidos tanto de baja presión como de alta presión. Las aplicaciones típicas de las válvulas de globo son:

    • Sistemas de agua de refrigeración que requieren regulación de caudal.
    • Sistema de fueloil que requiere estanqueidad.
    • Sistemas de bypass de válvulas de control.
    • Ventilaciones de punto alto y drenajes de punto bajo.
    • Petróleo y gas, agua de alimentación, alimentación de productos químicos, refinería, extracción de aire del condensador y sistemas de drenaje de extracción.
    • Ventilaciones y drenajes de calderas, Servicios de vapor, ventilaciones y drenajes principales de vapor y drenajes de calentadores.
    • Sellos y drenajes de turbinas.

    Válvula de globo versus válvula de compuerta

    Las principales diferencias entre la válvula de globo y la válvula de compuerta se enumeran a continuación:

    Válvula de globo	Válvula de compuerta
    La construcción de la válvula de globo es compleja y los principales componentes internos se encuentran dentro de la cavidad del cuerpo.	La construcción de la válvula de compuerta es más simple y la mayoría de las piezas se encuentran en la parte superior del cuerpo de la válvula.
    Caída de presión alta	Baja caída de presión.
    La válvula de globo es unidireccional.	La válvula de compuerta es una válvula multidireccional.
    La válvula de globo se utiliza para el control de flujo.	La válvula de compuerta se usa sólo para aislamiento.
    El disco de la válvula de globo se mueve paralelo al medio que fluye.	El disco de la válvula de compuerta se mueve perpendicular al flujo de fluido.
    La válvula de globo ofrece más resistencia al flujo de fluido.	La válvula de compuerta ofrece poca resistencia al flujo de fluido.
    El peso de la válvula de globo del mismo tamaño y clasificación es mayor en comparación con la válvula de compuerta.	El peso de la válvula de compuerta es comparativamente menor.
    La válvula de globo es más costosa debido a su diseño complejo	Comparativamente más barato
    Las válvulas de globo generalmente no se usan para tamaños superiores a 12 pulgadas.	Las válvulas de compuerta también se pueden utilizar para tamaños más grandes.

    Válvula de globo versus válvula de bola

    La siguiente tabla enumera las principales diferencias entre una válvula de globo y una válvula de bola.

    Válvula de globo	Válvula de bola
    Caída de presión alta	Caída de presión baja
    Globe Valve utiliza un disco que opera contra el flujo.	La válvula de bola utiliza una bola que se cierra a través del flujo.
    La válvula de globo es una válvula de movimiento lineal.	La válvula de bola es una válvula de movimiento giratorio.
    La válvula de globo proporciona un mejor control que la válvula de bola	La válvula de bola proporciona mejores propiedades de cierre que la válvula de globo.
    La válvula de globo es más barata que las válvulas de bola	La válvula de bola tiene un diseño más complejo que la válvula de globo y, por lo tanto, es más costosa.
    Operación lenta	Apagado rápido, posibilidad de golpe de ariete.

    Estándares de válvulas de globo

    Los fabricantes de válvulas de globo utilizan los siguientes códigos y normas para diseñar válvulas de globo para aplicaciones industriales:

    Estándares API para válvulas de globo:

    • API 623 – Válvulas de globo de acero: extremos bridados y soldados a tope, bonetes atornillados
    • API 602: válvulas de compuerta, globo y retención de acero para tamaños DN 100 y menores para las industrias del petróleo y el gas natural
    • API 6D – Especificación para válvulas de tubería
    • API 598 – Inspección y prueba de válvulas
    • API 6FA – Prueba de fuego para válvulas

    Normas BS para válvulas de globo:

    • BS 1873 – Válvulas de globo de acero y válvulas de cierre y retención, con extremos bridados y para soldar a tope
    • BS 5152 – Válvulas de retención y de retención de globo y globo de hierro fundido
    • BS 5352: válvulas de compuerta, globo, retención y tapón de acero fundido y forjado, extremos para soldar con casquillo y roscados

    Estándares MSS para válvulas de globo:

    • MSS SP 80 – Válvulas de globo de bronce
    • MSS SP-85 Válvulas de globo y de ángulo de hierro fundido, extremos bridados y roscados
    • MSS SP 61 – Pruebas de presión de válvulas de acero
    • MSS SP 25 – Sistema de marcado estándar para válvulas, accesorios, bridas y uniones
    • MSS SP 45 – Conexiones de derivación y drenaje
    • MSS SP 42 – Válvulas de compuerta, globo, ángulo y retención resistentes a la corrosión Clase 150 (PN 20) con extremos bridados y soldados a tope
    • Artículo de  Anup Kumar Dey