Válvula de compuerta en cuña: Guía técnica para enxeñeiros e subministracións

1. Que é unha válvula de compuerta de cuña resiliente?

A válvula de compuerta de cuña resiliente é un membro avanzado daválvula de compuerta de cuñafamilia. A súa característica principal é que o disco de compuerta está totalmente revestido ou feito integralmente dun material elástico (normalmente goma EPDM) en lugar do deseño de selado tradicional totalmente metálico. Esta construción está destinada a proporcionar un selado de peche bidireccional fiable, evitando os problemas habituais de atascos e funcionamento de alto par que se atopan nas válvulas de compuerta de cuña ríxida convencionais.

A diferenza das válvulas tradicionais de compuerta en cuña con asento metálico, a compuerta dunha válvula de compuerta en cuña resiliente adoita ser un corpo de ferro dúctil cun revestimento de goma EPDM totalmente vulcanizada que cumpre cos estándares de homologación para auga potable. Ao pechar, a capa de goma elástica fai contacto resiliente co asento do corpo da válvula, en lugar dun contacto ríxido metal con metal. Desde a década de 1980, as válvulas de compuerta en cuña resilientes convertéronse na opción principal nas redes de tratamento e distribución de auga, especialmente para tamaños de ata DN600. Hoxe en día, os principais fabricantes ampliaron a gama ata DN1000 ou incluso DN1200.

Importancia para a adquisición: As válvulas de compuerta de cuña resiliente ofrecen vantaxes claras no abastecemento de auga, a drenaxe e o tratamento de augas residuais. A superficie de selado de goma resiste eficazmente o desgaste das partículas do medio e non requiren o solapado de alta precisión das caras de selado metálicas, o que reduce os custos de fabricación e mantemento.

2. Como funciona unha válvula de compuerta de cuña?

Unha válvula de compuerta en cuña é unha válvula multivolta: o seu vástago acciona a compuerta mediante un movemento de rotación roscado. A compuerta móvese perpendicular á dirección do fluxo.

Secuencia de funcionamento:

1.PecheCando se xira o volante ou o actuador no sentido das agullas do reloxo, o vástago move a porta cara abaixo. As dúas caras de selado da porta en forma de cuña están deseñadas cunha parte superior máis grosa e unha parte inferior máis delgada. A medida que a porta descende cara aos asentos do corpo, as superficies de cuña xeran unha acción de cuña forzada entre os asentos. Esta acción converte a forza de funcionamento axial en presión de selado radial, conseguindo así un peche hermético. Este é un tipo de selado forzado: a forza de selado provén principalmente da actuación externa, non da presión da liña.

2.AperturaO vástago xira na dirección oposta, levantando a compuerta lonxe dos asentos e abrindo completamente a pasaxe de fluxo. Cando está completamente aberta, a válvula de compuerta ofrece unha vía de fluxo recta e sen obstáculos cunha resistencia ao fluído moi baixa e permite o paso de válvulas de descarga da tubaxe.

3.Características de funcionamentoDebido a que o vástago require varias voltas para completar a carreira completa, as válvulas de compuerta ábrense e péchanse lentamente. Esta característica inherente tamén axuda a evitar os efectos do golpe de ariete.

Nota importanteAs válvulas de compuerta de cuña están deseñadas para un servizo totalmente aberto ou totalmente pechado. Non se deben usar como válvulas de estrangulación. Unha compuerta parcialmente aberta estará suxeita á erosión e ao impacto dos fluídos, o que pode danar as caras de selado e causar vibracións e ruído.

3. Clasificación das válvulas de compuerta de cuña

As válvulas de compuerta de cuña pódense clasificar segundo varios criterios:

3.1 Por construción de disco de porta

Entre estes, o deseño de cuña flexible combina as vantaxes dos discos ríxidos e dobres e é o principal actual para as válvulas de compuerta de cuña de diámetro medio a grande.

3.2 Por configuración do tallo

• Vástago ascendente (parafuso exterior e xugo)– O vástago móvese cara arriba e cara abaixo co funcionamento, proporcionando unha indicación visual da posición da válvula.

•Vástago non ascendente (parafuso interior)– O vástago xira sen movemento axial; a porca do vástago móvese cara arriba/abaixo. Apto para aplicacións con altura de instalación limitada.

3.3 Polo método de actuación

Manual, eléctrico, pneumático, hidráulico, etc.

3.4 Por tipo de conexión

Con bridas, para soldar a tope, tipo oblea, etc.

4. Diferenzas entre as válvulas de compuerta en cuña e as válvulas de compuerta paralela

As válvulas de compuerta divídense fundamentalmente en tipos de cuña e paralelas segundo a xeometría da compuerta. As súas principais diferenzas son:

Guía de selecciónEscolla válvulas de compuerta en cuña cando se requira unha alta fiabilidade e un selado bidireccional. Para vapor sobrequentado, auga de alimentación de caldeiras ou outros servizos con ciclos térmicos frecuentes, as válvulas de compuerta paralelas evitan a formación de cuña térmica e poden ser unha mellor opción.

5. Normas de deseño aplicables para válvulas de compuerta de cuña

O deseño, a fabricación e as probas das válvulas de compuerta de cuña deben cumprir unha serie de normas técnicas rigorosas. Estas normas garanten a calidade, a intercambiabilidade e a seguridade. As principais normas nacionais e internacionais resúmense a continuación para que o persoal de enxeñaría e compras as poida consultar durante a selección e a aceptación.

5.1 Normas nacionais (GB) e industriais (JB) chinesas

Para o mercado interno,Válvulas de compuerta de cuñanormalmente seguen estas normas:

Anteriormente, o documento JB/T 1739‑1992 (“Elementos estruturais das válvulas: espazado entre asentos e dimensións do ángulo da cuña para válvulas de compuerta en cuña”) abordaba especificamente os ángulos da cuña, pero foi retirado en 2005. Hoxe en día, a selección do ángulo da cuña baséase nas prácticas de deseño de cada fabricante e nas condicións de servizo reais.

5.2 Normas internacionais (API, ASME, AWWA, etc.)

Para proxectos de exportación ou deseños con estándares americanos, adóptanse habitualmente os seguintes estándares:

5.3 Normas específicas para válvulas de compuerta de cuña resiliente (industria da auga)

Para o abastecemento e a drenaxe de auga, a Asociación Americana de Obras Hidráulicas (AWWA) desenvolveu unha serie específica:

•ANSI/AWWA C509– Norma para válvulas de compuerta con asento resiliente (3 polgadas e maiores, ata 250 psig). Especifica os requisitos para o revestimento resiliente (adherencia segundo ASTM D429), os selos do vástago, o peche hermético bidireccional a burbullas, etc.

•ANSI/AWWA C515– Estándar para válvulas de compuerta de cuña resilientes de ferro dúctil de gran diámetro (normalmente de 4 polgadas e máis), con requisitos estritos de grosor de parede e materiais.

•AWWA C111/A21.11– Norma para unións con xunta de goma (mecánicas e de empuxe), aplicable a conexións mecánicas de extremo.

5.4 Outras normas relevantes

5.5 Puntos clave para a adquisición e a aceptación

Ao seleccionar e aceptar válvulas de compuerta en cuña, o persoal de compras debe verificar os seguintes aspectos de cumprimento estándar:

1.Confirmación do estándar de deseño– Asegúrese de que a válvula estea deseñada segundo a versión estándar correcta (por exemplo, GB/T 12234, API 600 ou AWWA C509) para o servizo previsto.

2.Dimensión cara a cara– Verifique que a lonxitude da válvula sexa conforme coa norma GB/T 12221 ou ASME B16.10 para garantir a intercambiabilidade in situ.

3.Compatibilidade das bridas– Confirme que a norma das bridas (JB/T 79, GB/T 9113, ASME B16.5, etc.) coincida co sistema de tubaxes.

4.Revisión do informe de proba– Solicitar informes de probas de fábrica de acordo coa norma JB/T 9092 ou API 598, incluíndo os resultados das probas de resistencia da carcasa, asento traseiro e fugas do asento.

5.Certificados de materiais– Para válvulas de compuerta de cuña resilientes, obteña o certificado do material de revestimento de EPDM e os informes das probas de adhesión.

6.Inspección de marcado– Verificar que a marcaxe do corpo da válvula cumpre os requisitos da norma GB/T 12220 (fabricante, tamaño, material, clase de presión, etc.).

6. Cal é o ángulo de cuña dunha válvula de compuerta de cuña?

O ángulo da cuña é un dos parámetros de deseño máis críticos para as válvulas de compuerta de cuña, xa que afecta directamente á fiabilidade do selado, ao par de funcionamento e á adaptabilidade á temperatura.

6.1 Valores comúns do ángulo de cuña

O ángulo entre cada cara de selado e a liña central vertical (é dicir, o ángulo da cuña) escóllese normalmente entre os seguintes valores estándar:

•2°52′
•3°30′
•5° (o máis común)
•8°
•10°

Entre estas, 5° é a máis empregada. Unha válvula de compuerta paralela pódese considerar como un caso especial cun ángulo de cuña de 0°.

6.2 Factores que inflúen na selección do ángulo da cuña

O ángulo da cuña depende principalmente da temperatura de funcionamento do medio:

•Canto maior sexa a temperatura, maior debe ser o ángulo; isto reduce o risco de acuñamento térmico (atasco) debido á expansión térmica da porta.

•Para medios de baixa temperatura, adoita elixirse un ángulo pequeno, como 2°52′.

•Para servizos a alta temperatura, prefírense ángulos maiores (5°, 8° ou incluso 10°).

6.3 Principios de deseño do ángulo de cuña

O ángulo da cuña non é arbitrario. A forma da cuña ten como obxectivo xerar unha presión de selado mecánica adicional cando a válvula se pecha. Un ángulo menor produce unha maior forza de selado radial para o mesmo percorrido axial, o que proporciona un peche máis fiable, pero require unha maior precisión de mecanizado e é máis propenso á cuñaxe térmica. Un ángulo maior, pola contra, permite un funcionamento máis suave e menos risco de atascamento, pero necesita unha carreira de peche máis longa para desenvolver a mesma forza de selado.

Como se mencionou anteriormente, a norma especializada JB/T 1739‑1992 foi retirada en 2005. Actualmente, a selección do ángulo da cuña baséase nas regras de deseño de cada fabricante e nas condicións de servizo específicas.

7. Puntos de interese adicionais para profesionais de enxeñaría e adquisicións

7.1 Parámetros técnicos típicos para válvulas de compuerta de cuña resiliente

•Clasificacións de presiónOs valores habituais son PN16 (16 bar), CWP de 200 psi (13,8 bar), 300 psi (20,7 bar) etc.

•Rango de temperaturaOs tipos con asento de goma adoitan estar limitados a temperaturas de entre -10 °C e +130 °C; os tipos con asento metálico poden soportar temperaturas máis elevadas.

•Rango de tamañosDe DN50 a DN1000+.

•Materiais do corpo: Ferro fundido, ferro dúctil, etc.

•Material de seladoGoma EPDM (de grao para auga potable).

7.2 Vantaxes principais das válvulas de compuerta de cuña resiliente

•Cero bidireccional‑Corte de fugas: a cuña de goma elástica proporciona un selado hermético ás burbullas.

•Par de torsión operativo baixo– a fricción entre a goma e o metal é moito menor que a entre o metal e o metal.

•Sen pegar– a cuña elástica pode deformarse lixeiramente, polo que non se atasca nos asentos como unha cuña ríxida.

•Longa vida útil– os materiais resilientes reducen o desgaste nas superficies de selado.

7.3 Recomendacións de adquisicións

1. Cumprir as condicións do servizo– Escolla o ángulo de cuña axeitado en función da temperatura do medio; para aplicacións a alta temperatura, considere deseños de cuña flexible ou de porta paralela.

2. Conformidade coa normativa– Confirmar que o produto cumpre as normas pertinentes, como EN 1074, BS 5163, AWWA C550, etc.

3. Protección contra a corrosión– Comprobe o revestimento interno e externo (por exemplo, po epóxico unido por fusión – FBE).

4. Tipo de actuación– Seleccionar o vástago ascendente/non ascendente e o actuador manual/eléctrico/pneumático segundo os requisitos da obra.

Válvulas de compuerta de cuñaestán entre as válvulas de illamento máis empregadas nos sistemas de tubaxes. A súa selección implica múltiples consideracións técnicas, incluíndo o deseño do selado, a elección do ángulo da cuña, a compatibilidade dos materiais e o cumprimento das normas. Agardamos que este artigo proporcione unha referencia valiosa tanto para os profesionais da enxeñaría como para os de compras na selección de proxectos e nas decisións de compra.