Válvula globa vs válvula de puerta - comparación integral

1. Introducción

Válvula de globo vs válvula de puerta es una de las comparaciones más comunes en el control de fluidos industriales, ya que ambos tipos de válvulas se aplican ampliamente en tuberías para el aislamiento y la regulación.

Mientras comparten el mismo propósito amplio: controlar el flujo de líquidos, gases, o vapor: sus geometrías internas, métodos de sellado, y las características operativas difieren significativamente.

Seleccionar entre los dos requiere una evaluación cuidadosa de factores como la eficiencia del flujo, rendimiento de sellado, velocidad de actuación, costo del ciclo de vida, y requisitos específicos de la industria.

Una mala elección puede aumentar los costos operativos, reducir la fiabilidad, y compromiso de seguridad.

2. ¿Qué es una válvula de globo??

A válvula de globo es un tipo de válvula de cámara lineal diseñada principalmente para flujo regulador y acelerador.

Su nombre proviene de la forma esférica del cuerpo en los diseños tempranos, Aunque las válvulas de globo modernas también pueden usar recta, ángulo, o configuraciones de patrón y.

A diferencia de las válvulas de puerta, que están destinados al cierre completo, Las válvulas de globo se destacan al proporcionar controlado, flujo variable con movimiento de carrera relativamente corto.

Las válvulas de globo se usan comúnmente en sistemas de vapor, procesamiento químico, generación de energía, y tratamiento de agua—En lugar donde se necesita un control preciso de la presión o el flujo.

Principio de funcionamiento

La operación de una válvula de globo se basa en el movimiento vertical de un disco (enchufar) contra un asiento estacionario.

• El disco de la válvula está conectado a un tallo que se mueve linealmente cuando se gira el volante o el actuador.
• Cuando se baja el disco, presiona contra el asiento, flujo de bloqueo.
• A medida que se eleva el disco, El flujo pasa a través del espacio entre el disco y el asiento, que crea un camino tortuoso en forma de S.
• El grado de apertura se correlaciona directamente con la cantidad de flujo, Darle a las válvulas globas una buena precisión de estrangulamiento.

Esta geometría introduce más alto resistencia al flujo (caída de presión) en comparación con las válvulas de compuerta pero proporciona precisión de control superior.

Características clave

• Precisión del control de flujo: Las válvulas de globo proporcionan una regulación precisa, con coeficientes de flujo (CV) que permiten ajustes incrementales.
  Por ejemplo, Una válvula de globo de 6 pulgadas puede lograr la precisión de control dentro de ± 5%.
• Opciones de sellado: Disponible con asientos de metal a metal Para un servicio de alta temperatura (arriba a 650 °C) o diseños de asiento suave (PTFE, elastómeros) Para el cierre de burbujas en sistemas de baja presión.
• Configuraciones versátiles: Patrón recto (estándar), patrón de ángulo (90° giro de flujo, Reduce los accesorios), y patrón y (caída de presión más baja).
• Rango de tamaño & Calificaciones: Típicamente fabricado con ½ pulgada a 24 pulgadas, con clases de presión de Clase ANSI 150 a la clase 2500.
• Mantenimiento: El disco y el asiento son relativamente fáciles de acceder para el reemplazo, que hace que las válvulas de globo sean populares en las centrales eléctricas donde la erosión del asiento es común.

3. ¿Qué es una válvula de puerta??

A válvula de compuerta es una válvula de aislamiento de movimiento lineal diseñada para proporcionar Control de encendido/apagado del flujo de fluido.

A diferencia de las válvulas de globo, que están optimizados para acelerar, Las válvulas de puerta están destinadas a ser completamente abierto o completamente cerrado.

Su característica definitoria es una puerta plana o en forma de cuña (desct) que se mueve perpendicularmente a la ruta de flujo para detener el fluido.

Las válvulas de puerta se usan ampliamente en aceite & tuberías de gases, distribución de agua municipal, plantas de energía, e industrias de procesos generales donde se requieren flujo de orificio completo y caída de presión mínima.

Principio de funcionamiento

La válvula de puerta opera elevando o bajando un cuña o disco paralelo Entre dos anillos de asiento:

• Cuando se gira la rueda de mano o el actuador, el tallo mueve la puerta hacia arriba, retirarlo por completo de la ruta de flujo.
  En la posición completamente abierta, el orificio no está obstinado, Permitir flujo con resistencia insignificante.
• Cuando cerrado, la puerta se presiona en el asiento, bloqueando el pasaje y garantizar el aislamiento.
• Las válvulas de puerta son no recomendado para acelerar, Como la abertura parcial expone la puerta y el asiento al fluido de alta velocidad, causando vibración, erosión, y sellando daño.

Hay dos diseños de discos principales:

• Disco paralelo válvulas de compuerta (Puerta plana entre asientos paralelos).
• Válvulas de compuerta de cuña (cuña sólida o flexible que proporciona una mejor opresión de asiento y tolerancia a la desalineación).

Características clave

• Resistencia de flujo mínimo: En la posición completamente abierta, El diámetro recto produce una caída de presión cerca de cero (El CV del coeficiente de flujo es significativamente mayor que en las válvulas de globo del mismo tamaño).
• Servicio bidireccional: Las válvulas de compuerta generalmente pueden sellar contra la presión desde cualquier dirección, Hacerlos adecuados para el aislamiento en diseños de tuberías complejas.
• Rango de tamaño & Calificaciones: Comúnmente disponible de 2 pulgadas hasta 60 pulgadas o más, con calificaciones de presión de Clase ANSI 150 a la clase 2500, haciéndolos una opción preferida para tuberías de gran diámetro.
• Operación lenta: Las válvulas de compuerta requieren múltiples vueltas del vástago para abrir o cerrar completamente, haciéndolos menos adecuados donde se requiere una operación rápida.
• Rendimiento de sellado: Típicamente diseñado para cumplir API 598 criterios de fuga, pero generalmente no está disponible en clases de cierre ajustado (Clase VI a la burbuja como globo o válvulas de bola con asientos suaves).
• Consideraciones de mantenimiento: El reemplazo de asiento y cuña puede ser complejo debido al gran tamaño del cuerpo, y la erosión o la irritación pueden ocurrir si se usan de manera incorrecta para acelerar.

4. Diseño & Geometría interna de la válvula de globo vs válvula de puerta

La distinción más fundamental entre válvulas de globo y válvulas de compuerta reside en su Ruta de flujo interno y diseño de disco, que influye directamente en la caída de presión, caza de focas, e idoneidad operativa.

Diseño de válvula de globo & Geometría

• Ruta de flujo: En una válvula de globo, El fluido debe cambiar la dirección, primero hacia abajo a través del asiento y luego hacia arriba, recortando en un camino de flujo más tortuoso.
• Forma de disco/enchufe: El elemento de cierre es típicamente un enchufar, desct, o cono que presiona contra un anillo de asiento perpendicular al flujo.
• Orientación del asiento: Los asientos están dispuestos horizontalmente, Hacer válvulas de globo muy adecuadas para operaciones frecuentes y aceleradas.
• Movimiento: El tallo se mueve linealmente, con un viaje relativamente corto en comparación con las válvulas de puerta (Alrededor del 25-30% del tamaño del orificio).
• Implicaciones estructurales: La cámara de flujo compacta crea una mayor pérdida de presión pero permite un control más fino del flujo.

Diseño de la válvula de puerta & Geometría

• Ruta de flujo: El paso de flujo en una válvula de puerta es recto. Cuando está completamente abierto, la puerta está completamente fuera de la corriente, ofreciendo una caída de presión casi cero.
• Forma de disco/cuña: El elemento de cierre es un Puerta de cuña o la losa que baja entre dos asientos verticales.
• Orientación del asiento: Los asientos son vertical y paralelo a la ruta de flujo.
• Movimiento: El viaje del tallo es grande, igual al diámetro completo de la válvula (100% de tamaño de orificio)—Anperación de operación más lenta pero asegurando un flujo completo sin obstrucciones.
• Implicaciones estructurales: Requiere un yugo altos y un capó debido a un largo viaje de tallo; La compacidad se sacrifica para una resistencia a la baja flujo.

5. Características de flujo & Rendimiento hidráulico

El dinámica de flujo de una válvula determinar cuán efectivamente puede regular, acelerador, o aislar fluidos de proceso.

La geometría interna de las válvulas de globo y de compuerta crea comportamientos hidráulicos distintos.

Características del flujo de la válvula del mundo

• Lineal / Control de flujo porcentual igual: Las válvulas de globo proporcionan una relación casi lineal o de igual porcentaje entre el viaje STEM y la velocidad de flujo, haciéndolos muy adecuados para Servicio de modulación y estrangulamiento.
• Caída de presión: Debido al cambio abrupto en la dirección de flujo a través del asiento, Las válvulas de globo generan pérdidas de presión relativamente altas.

• • Una clase de 6 pulgadas 300 La válvula de globo puede exhibir un caída de presión de 2.5–3.5 psi al 100 gpm, en comparación con menos de 1 PSI para una válvula de puerta del mismo tamaño.

• CV (Coeficiente de flujo): CV más bajo por tamaño de válvula (≈30–60% de una válvula de puerta) - Limitar el flujo máximo pero mejorar la precisión en condiciones abiertas parciales.

Características del flujo de la válvula de puerta

• Comportamiento de On -Off: Las válvulas de compuerta están diseñadas para aislamiento en lugar de estrangulamiento. La puerta de cuña proporciona un flujo casi sin obstrucciones cuando está completamente abierto.
• Caída de presión mínima: Con un orificio recto, La resistencia hidráulica es casi equivalente a un trozo de tubería del mismo tamaño.

• • Por ejemplo, Una válvula de puerta de 6 pulgadas completamente abierta generalmente tiene una caída de presión <0.5 psi en 100 gpm.

• Pobre idoneidad de estrangulamiento: Operar una válvula de compuerta parcialmente abierta a la turbulencia, cavitación, y erosión de asiento/puerta.
• Valores de CV: Valores de CV muy altos (≈90–100% del tamaño de la tubería nominal) Hacer válvulas de puerta ideales para sistemas que requieren una restricción de flujo mínimo.

6. Rendimiento de sellado & Clases de fuga

La capacidad de una válvula para mantener un sello apretado es crítico para la seguridad de los procesos, calidad del producto, y eficiencia.

Válvula de globo vs válvula de compuerta logrando sellado de diferentes maneras, que afecta el rendimiento de la fuga y la idoneidad para servicios específicos.

Sellado de válvula de globo

• Contacto de asiento a disco:
  Las válvulas de globo usan un disco presionando contra un anillo de asiento. Porque el área de contacto es pequeña y la fuerza de sellado está concentrada, Las válvulas de globo pueden lograr cierre de alta calidad.
• Clases de fuga:

• • Capaz de reunirse ANSI/FCI 70-2 Clase IV o V (cierre industrial ajustado).
  • Con insertos de asiento suave o elastómero, Algunas válvulas de globo pueden lograr Clase VI (apagado de burbujas).

• Sellado bidireccional:
  La mayoría de los diseños son unidireccionales (optimizado para la presión en el lado aguas abajo), Pero ciertos diseños con arreglos de doble asiento admiten sellado bidireccional.
• Estrangulador & Tener puesto:
  Dado que las válvulas de globo se usan a menudo en servicio de estrangulamiento, El desgaste del asiento con el tiempo puede conducir a una mayor fuga.
  Los materiales de orientación dura como los recubrimientos de carburo de stellite o tungsteno a menudo se aplican para mejorar la longevidad.

Sellado de la válvula de puerta

• Contacto de la puerta de cuña:
  El sellado ocurre entre el puerta (cuña/disco) y el asiento suena. El cierre apretado se basa en la alineación de cuña y la fuerza de asientos.
• Clases de fuga:

• • Típicamente alcanzar Clase III o IV apagado en versiones con metal.
  • Pueden alcanzar las válvulas de cuña de asiento suave o resistente Clase V o VI, Pero estos son menos comunes en los servicios de alta presión.

• Capacidad bidireccional:
  La mayoría de las válvulas de puerta son naturalmente bidireccional, capaz de sellarse contra el flujo en cualquier dirección.
• Limitaciones:
  En posiciones parcialmente abiertas, El flujo impide directamente en las superficies de sellado, conduciendo a la erosión y fuga de asiento con el tiempo. Por esta razón, Las válvulas de compuerta no son adecuadas para el servicio de estrangulamiento.

Implicaciones de la aplicación

• Válvulas de globo se prefieren donde rendimiento ajustado y modulación de flujo son esenciales, como el aislamiento de vapor, control de condensado, y sistemas de alimentación química.
• Válvulas de compuerta son favorecidos en Servicio de aislamiento de Off Off, particularmente en tuberías, distribución de agua, y aceite & transmisión de gas, dónde apagado bidireccional con fuga mínima es suficiente.

7. Velocidad de funcionamiento, Actuación & Automatización

8. Capacidad de presión -temperatura & Consideraciones materiales

La selección de la válvula debe tener en cuenta presión de funcionamiento, temperatura, y compatibilidad de material, Como estos factores afectan directamente la seguridad, durabilidad, y vida útil.

Las válvulas de globo y puerta difieren en tolerancias de diseño y comportamiento del material bajo los extremos P - T.

Presión & Calificaciones de temperatura

Consideraciones materiales

• Válvula de globo:

• • La selección de material depende de corrosión, erosión, y resistencia al desgaste, particularmente para el flujo de estrangulamiento o de alta velocidad.
  • Aleaciones comunes: Acero carbono, acero inoxidable (304/316/316l), dúplex, aleaciones de níquel (Hastelloy, Monel) para productos químicos agresivos.
  • Sellos & Asiento: Asientos de metal a metal o suave (PTFE, grafito, elastómeros) para manejar rangos P -T anchos.

• Válvula de compuerta:

• • Diseñado principalmente para a toda velocidad, flujo de baja resistencia.
  • Materiales: Acero carbono, acero inoxidable, bronce, aceros de aleación.
  • Asiento: Los asientos de metal dominan a alta presión, Servicios de alta temperatura; Asientos suaves utilizados para baja presión, cierre apretado.

9. Durabilidad & Mantenimiento

• Válvulas de globo: El desgaste ocurre en la interfaz de asiento/disco debido a la estrangulamiento, y llevar ropa en STEM. Más fácil de mantener el borde sin eliminar el cuerpo de la válvula.
• Válvulas de puerta: Vulnerable a la interferencia de sólidos, erosión del asiento cuando se acelera, y corrosión del tallo. El mantenimiento puede requerir desmontaje del capó y, a veces, la extracción del cuerpo.

Vida útil

• Válvula de globo: 10–20 años en servicio moderado, más corto en aplicaciones erosivas/de estrangulamiento sin mantenimiento.
• Válvula de compuerta: 15–25 años para el servicio de aislamiento, Pero la vida útil se reduce drásticamente en apertura parcial o condiciones de fluido de alta velocidad.

10. Aplicaciones típicas de la industria de la válvula de globo vs válvula de puerta

La selección entre el globo y las válvulas de puerta depende de Requisitos de control de flujo, presión, temperatura, y frecuencia operativa.

Aplicaciones de válvula de globo

Las válvulas de globo se destacan en regulación de flujo, estrangulador, y operación frecuente.

Su diseño permite un control preciso del flujo de fluido y la caída de presión., hacerlos adecuados para sistemas donde se requiere modulación.

Aplicaciones clave:

• Sistemas de control de vapor: Regulación precisa de flujo y presión en el agua de alimentación de la caldera y los sistemas de calefacción.
• Plantas químicas y petroquímicas: Dosificación precisa, fluidos corrosivos o de alta temperatura.
• HVAC y calefacción del distrito: Modulación de válvulas para el control de temperatura y presión en redes de tuberías grandes.
• Plantas de tratamiento de agua: Control de flujo para la filtración, inyección química, y aplicaciones de dosificación.
• Centrales de energía y energía: Regulación de agua de alimentación, flujo de agua de enfriamiento, y sistemas de derivación de la turbina.

Aplicaciones de la válvula de puerta

Las válvulas de compuerta se utilizan principalmente para aislamiento de encendido/apagado con una caída de presión mínima cuando está completamente abierto.

Son adecuados para tuberías y aplicaciones de gran diámetro donde no se necesita modulación de flujo.

Aplicaciones clave:

• Aceite & Tuberías de gases: Aislamiento de la línea principal, estaciones de bombeo, y transporte crudo.
• Distribución de agua & Aguas residuales: Válvulas de aislamiento de plantas de tratamiento y plantas de tratamiento de gran diámetro.
• Generación de energía: Aislamiento del agua de enfriamiento, cabezales de vapor, y líneas de combustible.
• Líneas de proceso industrial: Aislamiento de productos químicos que no, aire comprimido, o tuberías de gas.
• Marina & Construcción naval: Sistemas de aislamiento de agua y combustible de lastre.

11. Tabla de resumen comparativo - válvula de globo vs válvula de puerta

12. Conclusión

Ambos válvulas de globo vs válvulas de compuerta son indispensables en los sistemas de tuberías industriales, Pero sus roles difieren significativamente.

Las válvulas de globo son la solución de referencia para una regulación de flujo precisa y un cierre confiable en alta presión, a alta temperatura, y entornos críticos de procesos.

Válvulas de puerta, en contraste, son más económicos y eficientes energéticamente para las tareas de aislamiento de gran diámetro donde es esencial una caída de presión mínima.

La elección correcta depende de si la aplicación prioriza precisión de control o eficiencia de flujo.

Los ingenieros y los diseñadores de plantas deben sopesar los costos del ciclo de vida, Proceso de necesidades, y condiciones de funcionamiento para garantizar un rendimiento y confiabilidad óptimos.

 

Preguntas frecuentes

¿Se puede usar una válvula de compuerta para acelerar?

No: las válvulas de puerta abiertas parcialmente crean turbulencia y cavitación, Reducir la vida útil por 70% y causando inestabilidad de flujo (± 20-30% de desviación).

Una refinería que usa válvulas de compuerta para aceleraciones experimentó 3 veces más fallas de asiento que las plantas que usan válvulas de globo.

¿Cuál es la temperatura máxima para una válvula de globo de asiento suave??

De asiento suave (PTFE) Las válvulas de globo se limitan a ≤260 ° C. Para temperaturas más altas (260–650°C), Use válvulas de globo con stellite 6 recortar.

Por encima de 650 ° C, Se prefieren las válvulas de puerta de metal (PTFE degrada, y la caída de presión de las válvulas del mundo se vuelve ineficiente).

¿Qué válvula es más rentable para una oleoducto??

Válvulas de puerta: su TCO de 10 años ($29,000 por 12 pulgadas) es 28% Válvulas más bajas que el globo ($40,000).

Saves de caída de baja presión de las válvulas de compuerta $120,000 anualmente en costos de energía de la bomba, compensar los costos de tiempo de inactividad por adelantado más altos.

Son válvulas de puerta adecuadas para fluidos corrosivos como el agua de mar?

Sí, use el dúplex 2205 o válvulas de compuerta de 316L con sellos de metal a metal.

Una plataforma marina que usa dúplex 2205 Las válvulas de puerta lograron una vida útil de 10 años en el agua de mar, sin corrosión (tasa de corrosión <0.001 mm/año). Evite las válvulas de puerta de asiento suave (Las focas se degradan en agua salada).