Se prefiere una válvula de globo sobre una válvula de compuerta en un bucle de derivación de una válvula de control porque permite regular el flujo manualmente. Cuando la válvula de control principal se aísla para inspección o mantenimiento, la válvula de globo permite a los operadores mantener y ajustar el flujo del proceso a través del bypass. Una válvula de compuerta está diseñada principalmente para el aislamiento total (abierto o cerrado), por lo que no puede proporcionar una regulación (estrangulamiento) fiable durante la operación continua de la planta piloto.
Un bucle de derivación solo es útil si preserva el control operativo mientras la válvula de control principal no está disponible. La válvula de globo proporciona ese control manual; la válvula de compuerta proporciona aislamiento, pero no una regulación de flujo precisa.
Lo que debe lograr el bucle de derivación
Mantener la continuidad del proceso durante el mantenimiento
Es posible que una válvula de control deba ser retirada, revisada, calibrada o aislada del proceso. La línea de derivación permite que el fluido continúe moviéndose a través de la operación unitaria en lugar de requerir un apagado completo.
La válvula de derivación se convierte entonces en el medio temporal del operador para controlar el flujo. Esto es particularmente valioso en plantas piloto, donde los experimentos pueden ser sensibles al tiempo y las condiciones de operación deben preservarse.
Proporcionar ajuste manual del flujo
La válvula de derivación debe hacer algo más que permitir o detener el flujo. Debe permitir al operador establecer un caudal manual adecuado mientras la válvula de control automática está fuera de servicio.
Una válvula de globo es muy adecuada para esta función porque su obturador y asiento internos proporcionan un área de flujo que cambia progresivamente a medida que la válvula se abre o se cierra. Esto brinda al operador un ajuste comparativamente predecible en un amplio rango de caudales.
Por qué las válvulas de globo son adecuadas para el estrangulamiento manual
Ofrecen una regulación fina
Las válvulas de globo están diseñadas para regular el flujo. Su geometría favorece una caída de presión controlada y un ajuste más estable que una válvula destinada únicamente al aislamiento.
Esto las hace apropiadas para establecer el flujo a través de equipos de plantas piloto como intercambiadores de calor, columnas, bombas, reactores y otras operaciones unitarias donde pueda requerirse un caudal manual aproximado.
Admiten una operación más predecible
Una válvula de globo generalmente proporciona un mejor comportamiento de estrangulamiento que una válvula de compuerta porque la trayectoria del flujo cambia progresivamente con el movimiento del vástago. Los operadores pueden realizar ajustes más pequeños y observar la respuesta resultante del proceso.
La controlabilidad exacta todavía depende del tamaño de la válvula, el trim (internos), la caída de presión, las propiedades del fluido y las condiciones de operación. Una válvula de globo no es automáticamente una válvula de control de precisión, pero es el dispositivo de regulación manual más adecuado de los dos.
Pueden operar en apertura parcial
Una válvula de globo de derivación puede permanecer parcialmente abierta durante períodos prolongados cuando se selecciona correctamente para el servicio. Su diseño está destinado a acomodar la caída de presión y la perturbación del flujo asociadas con el estrangulamiento.
Esto es fundamentalmente diferente del modo de operación previsto de una válvula de compuerta, cuya mejor práctica es generalmente estar totalmente abierta o totalmente cerrada.
Por qué una válvula de compuerta suele ser el regulador de derivación incorrecto
Las válvulas de compuerta son dispositivos de aislamiento
Una válvula de compuerta mueve una compuerta a través de la trayectoria del flujo y está destinada a proporcionar baja resistencia cuando está completamente abierta y cierre estanco cuando está completamente cerrada. No está diseñada para establecer un caudal intermedio estable.
Usar una como elemento regulador principal en un bucle de derivación puede hacer que el control manual sea tosco y difícil.
La apertura parcial puede dañar la válvula
Cuando una válvula de compuerta se deja parcialmente abierta, el flujo de alta velocidad puede pasar alrededor de la compuerta y crear turbulencia, vibración, erosión y efectos de presión indeseables. Estas condiciones pueden dañar las superficies de sellado y perjudicar el rendimiento de cierre futuro.
La válvula también puede volverse difícil de operar o dejar de proporcionar el aislamiento positivo que se espera de ella.
No proporciona un control de flujo fiable
Un pequeño cambio en la posición de la compuerta puede producir un cambio inconsistente o desproporcionado en el flujo. Esto hace que sea difícil mantener una condición repetible durante un experimento piloto.
Una válvula de compuerta puede permitir o detener el flujo de derivación, pero normalmente no se debe confiar en ella para regular dicho flujo.
Cómo funcionan juntas las válvulas en un bucle de derivación
Use válvulas de aislamiento para el aislamiento
Las válvulas de compuerta, de bola o de macho se utilizan comúnmente cuando el requisito es un aislamiento positivo con baja pérdida de presión cuando están completamente abiertas. Pueden aislar la válvula de control principal y definir la trayectoria del flujo de derivación.
Su propósito es proteger el equipo y apoyar un mantenimiento seguro, no reemplazar la función de control.
Use la válvula de globo para la regulación
La válvula de globo debe colocarse en la trayectoria de derivación donde pueda controlar el flujo manual después de que la válvula de control principal haya sido aislada. Los operadores pueden ajustarla gradualmente mientras monitorean el flujo, la presión, la temperatura y la respuesta de la operación unitaria.
La disposición final debe seguir el diseño de tuberías e instrumentación (P&ID) de la planta, incluyendo los puntos de aislamiento aguas arriba y aguas abajo requeridos.
Incluya protección contra reflujo donde sea necesario
Una disposición de derivación puede crear trayectorias de flujo inverso no deseadas, particularmente durante cambios en la posición de la válvula o diferencias en la presión aguas arriba y aguas abajo. Puede requerirse una válvula de retención donde el flujo inverso pueda dañar bombas, instrumentos u otros componentes aguas arriba.
La orientación de la válvula de retención depende del servicio. Por ejemplo, una válvula de retención de columpio depende de la gravedad y debe instalarse en una orientación que permita que el disco se cierre correctamente.
Entendiendo las compensaciones
Una válvula de globo crea más pérdida de presión
Una válvula de globo típicamente introduce más caída de presión que una válvula de compuerta, bola o macho totalmente abierta. Este es el costo de su geometría de regulación de flujo.
En un bucle de derivación, la diferencia de presión disponible debe ser suficiente para lograr el flujo requerido. Por lo tanto, el dimensionamiento de la válvula debe tener en cuenta el flujo de derivación normal, las propiedades del fluido y la máxima caída de presión esperada.
El control manual es menos preciso que el control automático
Una válvula de globo ajustada manualmente puede mantener la operación temporal, pero no proporciona la misma velocidad de respuesta o estabilidad que la válvula de control automática que funciona correctamente.
Esto es aceptable para el servicio de derivación de mantenimiento solo cuando los operadores pueden monitorear el proceso y la operación unitaria puede tolerar de manera segura la regulación manual.
Un dimensionamiento incorrecto puede reducir la calidad del control
Una válvula de globo sobredimensionada puede proporcionar poco ajuste útil porque la mayor parte del flujo requerido ocurre en una pequeña porción del rango de apertura. Una válvula subdimensionada puede restringir la capacidad o crear una pérdida de presión excesiva.
El dimensionamiento debe basarse en el flujo de derivación requerido y las condiciones de presión en lugar de simplemente igualar el diámetro de la tubería.
El bypass no es un sustituto universal
Algunos procesos no pueden operar de manera segura bajo control manual de derivación porque requieren una regulación estricta de presión, temperatura, composición, nivel o flujo. En esos casos, aislar la válvula de control puede requerir un apagado o una disposición de control redundante.
Por lo tanto, la derivación debe tratarse como una característica de seguridad operativa y de proceso, no como un permiso para operar indefinidamente sin control automático.
Tomando la decisión correcta para su objetivo
La selección correcta de la válvula depende de si la derivación debe aislar el flujo, regular el flujo o realizar ambas funciones.
- Si su enfoque principal es el aislamiento: Use una válvula de compuerta, bola o macho donde se requiera baja resistencia y servicio de apertura/cierre total.
- Si su enfoque principal es la regulación manual del flujo: Use una válvula de globo en la derivación para que los operadores puedan ajustar y mantener el flujo mientras la válvula de control principal no está disponible.
- Si su enfoque principal es la medición precisa de bajo flujo: Considere una válvula de aguja correctamente dimensionada u otra válvula reguladora adecuada en lugar de depender de una válvula de globo de derivación de uso general.
- Si su enfoque principal es prevenir el flujo inverso: Proporcione una válvula de retención seleccionada adecuadamente y orientada correctamente donde el proceso y el equipo requieran protección contra reflujo.
Una válvula de globo preserva el control manual temporal del proceso, mientras que una válvula de compuerta debe permanecer principalmente como un dispositivo de aislamiento.
Tabla resumen:
| Tipo de válvula | Función principal | Rol en el bucle de derivación | Consideración principal |
|---|---|---|---|
| Válvula de globo | Regulación de flujo | Ajusta y mantiene el flujo manual temporal | Crea mayor caída de presión; requiere dimensionamiento adecuado |
| Válvula de compuerta | Aislamiento de flujo | Aísla equipos o proporciona servicio de apertura/cierre total | Estrangulamiento deficiente; la apertura parcial puede causar erosión y vibración |
| Válvula de retención | Prevención de reflujo | Evita el flujo inverso donde sea necesario | Debe ser seleccionada e instalada según el servicio y la orientación |
| Válvula de aguja | Regulación precisa de bajo flujo | Controla flujos de derivación muy bajos | Considerar cuando se requiere un ajuste más fino |
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