¿Cuál es la diferencia entre la válvula de puerta y la válvula de diafragma?

En los sistemas de tuberías y procesos, seleccionar el tipo de válvula apropiado para el aislamiento, la regulación o el cierre es fundamental para el rendimiento, la confiabilidad y el costo de mantenimiento. Entre las muchas opciones de válvulas, las válvulas de compuerta y las válvulas de diafragma a menudo se consideran cuando los diseñadores deben equilibrar el flujo, el sellado, la compatibilidad de los medios y las consideraciones del ciclo de vida.

Este artículo explora:

Los principios de trabajo de las válvulas de puerta y las válvulas de diafragma

Sus filosofías de sellado y comportamiento de fuga

Comparaciones de flujo, presión y rendimiento mecánico

Compatibilidad y limitaciones de los medios

Mantenimiento, fallas y compensaciones de costos del ciclo de vida

Actuación, control y respuesta dinámica

Ejemplo del proveedor: Athena Engineering y cómo posicionan ambos tipos de válvulas

Lista de verificación de adquisición / RFQ y lógica de decisión

Al final, debe tener un marco robusto para decidir cuándo una válvula de puerta es más apropiada y cuándo una válvula de diafragma es la mejor opción.

Una válvula de puerta utiliza una "puerta" plana (o en forma de cuña) o un disco que se mueve casi linealmente (verticalmente) dentro o fuera de la ruta de flujo para bloquear o permitir el flujo. Cuando se abre completamente, la puerta se retira completamente fuera de la corriente de flujo, dando un pasaje casi sin obstrucciones. En el tipo de puerta de la cuña, dos caras inclinadas de la puerta de la puerta contra los asientos a juego. Algunas válvulas de puerta tienen un tallo ascendente (el tallo se eleva visiblemente a medida que la válvula se abre) y otras tienen tallos no subidos donde el tallo se eleva en la puerta.

Las válvulas de compuerta generalmente están diseñadas para el servicio de encendido/apagado (aislamiento) y no están destinadas a acelerar. Son comunes en tuberías de gran diámetro donde se desea una caída de presión mínima.

El sellado generalmente se logra presionando la puerta contra los asientos (metal a metal o asiento suave). Empacar alrededor del tallo asegura un control de fuga externo. Algunas válvulas de compuerta usan asientos resistentes o suaves para un cierre más ajustado. Las superficies de sellado deben estar bien maquinadas y, a veces, se usan asientos forzados. El catálogo de Athena incluye válvulas de puerta forjadas con diseños de cuña flexibles y componentes de embalaje/capó.

Debido a que la puerta debe presionar firmemente contra los asientos, se pueden necesitar altas fuerzas de asientos para mantener la integridad del sello bajo presión, especialmente en el servicio de alta presión.

Las válvulas de compuerta prevalecen en roles de aislamiento a granel, diámetros de tubería grandes y sistemas de presión moderada a alta. Se favorecen cuando la ruta del fluido debe ser en gran medida sin obstrucciones cuando se abre, como agua principal, tuberías de petróleo/gas, sistemas de vapor o como válvulas de bloque antes de otros dispositivos de control. Su simplicidad y resistencia se adaptan a muchos flujos de uso general.

Sin embargo, debido a que la abertura parcial puede causar vibración de puerta, daño del asiento o turbulencia, las válvulas de compuerta generalmente se mantienen completamente abiertas o completamente cerradas, no se usan para la modulación de flujo.

Una válvula de diafragma (también llamada válvula de membrana) utiliza un diafragma flexible (a menudo elastomérico o forrado con PTFE) que presiona contra un asiento (o vertedero) para cerrar el flujo, o se eleva para abrir la ruta de flujo. El actuador (manual, neumático o eléctrico) mueve el diafragma a través de un compresor o tallo. El fluido se aísla del actuador por el diafragma.

Hay dos estilos del cuerpo principal:

Estilo Weir (Saddle): el diafragma presiona un vertedero o silla de montar elevado; a menudo se usa para modulación o flujo controlado.

Dirección directa (orificio completo): el diafragma no cruza un vertedero; Esto permite una ruta de flujo más abierta y una caída de presión más baja, lo que es mejor para lloses o fluidos viscosos.

Cuando el actuador empuja el diafragma hacia abajo, se deforma y contacta la superficie de sellado (asiento o vertedero), bloqueando el flujo. Al levantar, permite el flujo. El diafragma actúa como una barrera entre el líquido y el actuador, eliminando la fuga de empaque del vástago.

Los materiales de diafragma comunes incluyen elastómeros (EPDM, NBR, FKM), revestimientos PTFE o TFM, o construcciones compuestas. Las válvulas de diafragma de Athena enumeran materiales corporales de acero, aleación, acero inoxidable, acero al carbono y presiones operativas de 16 bar a 420 bar. También mencionan un diseño de ruta de flujo de "tipo S" que mejora el rendimiento del flujo.

Debido a que las válvulas de diafragma deben flexionar la membrana bajo presión, selección de material, grosor y refuerzo (tela, respaldo de metal) son críticas para la vida de la fatiga, la compatibilidad química y los límites de rendimiento.

¿Cómo difieren las válvulas de compuerta y las válvulas de diafragma en el sellado de la filosofía y el comportamiento de fuga?

¿Cómo contrasta el sellado de la válvula de compuerta con el sellado de diafragma (mecánica y modos de falla)?

¿Qué tipo de válvula es más resistente a las emisiones fugitivas externas?

¿Cómo se comparan con la capacidad de flujo, la caída de presión y la capacidad de estrangulamiento?

¿Qué válvula ofrece una caída de presión más baja y un flujo más alto cuando está completamente abierto?

¿Qué es más adecuado para el control de flujo de estrangulamiento / preciso?

¿Cuáles son la presión, la temperatura y las limitaciones mecánicas?

¿Qué tipo de válvula maneja mejor presiones y temperaturas más altas?

¿Cómo limitan el rendimiento los materiales y calificaciones de diseño?

¿Cómo funcionan con varios medios (fluidos limpios, corrosivos, lloses, gases)?

¿Por qué se prefieren las válvulas de compuerta para flujos limpios y de gran volumen o gas/vapor?

¿Por qué las válvulas de diafragma sobresalen para fluidos corrosivos, lodos o sanitarios?

¿Dónde lucha cada válvula?