Válvula de cierre de gas: Tipos, funciones, aplicaciones y guía de selección

Una válvula de cierre de gas es una válvula utilizada para arrancar, parar, aislar o controlar el flujo de gas natural, gas licuado de petróleo, gas combustible o gases industriales a través de un sistema de tuberías. Proporciona un método seguro para desconectar el suministro de gas durante el funcionamiento normal, mantenimiento, reemplazo de equipos o condiciones de emergencia.

Las válvulas de cierre de gas se instalan en líneas de gas residenciales, edificios comerciales, plantas industriales, centrales eléctricas, sistemas de distribución de gas, instalaciones de procesamiento y conexiones de combustible para equipos. Dependiendo de la aplicación, la válvula puede accionarse manualmente con un mango o volante, o automáticamente mediante un actuador eléctrico, neumático o hidráulico.

Aunque el término comúnmente se refiere a una válvula que detiene completamente el flujo de gas, varios diseños diferentes de válvulas pueden realizar esta función. Las válvulas de bola, válvulas de compuerta, válvulas de globo, válvulas de tapa, válvulas mariposa y válvulas solenoides se utilizan en tuberías de gas bajo condiciones de funcionamiento adecuadas. Otras válvulas, incluidas las válvulas de retención, válvulas de control y válvulas de seguridad de presión, realizan funciones adicionales de protección o regulación dentro del mismo sistema de gases.

¿Cuál es la función de una válvula de cierre de gas?

La función principal de una válvula de cierre de gas es impedir que el gas fluya a través de una sección de tubería. Esto permite a los operadores, técnicos o personal de emergencia aislar un suministro de gas antes de que comiencen los trabajos de mantenimiento, inspección o reparación.

En servicio normal, la válvula puede permanecer completamente abierta durante largos periodos. Cuando se requiere aislamiento, el elemento de cierre se desplaza a través del pasaje de flujo y forma un sello. La válvula puede aislar un suministro completo de gas, una línea secundaria, un quemador, un horno, una caldera, un compresor u otro equipo de consumo de gas.

Un gasoducto normalmente contiene varias válvulas de cierre en lugar de una sola válvula. Una válvula de cierre de gas principal aísla el suministro completo, mientras que las válvulas de ramificación aíslan áreas individuales o equipos individuales. Las válvulas locales instaladas cerca de los electrodomésticos permiten el mantenimiento sin apagar todo el sistema.

Las válvulas de cierre de gas pueden desempeñar varias funciones importantes:

• Aislamiento normal: Iniciar o detener el suministro de gas al equipo durante el funcionamiento normal.
• Aislamiento de mantenimiento: Separar el equipo de la fuente de gas antes de la inspección, limpieza o reemplazo.
• Apagado de emergencia: Detener rápidamente el flujo de gas tras una fuga, incendio, fallo del equipo o condiciones de funcionamiento anormales.
• Aislamiento seccional: Dividir un gasoducto en secciones separadas para que una zona pueda ser trabajada mientras otra permanece en servicio.
• Control automático de combustible: Abrir o cerrar el suministro de gas en respuesta a controles de quemadores, alarmas o enclavamientos de seguridad.
• Protección de procesos: Evitar que el gas entre en equipos cuando las condiciones de funcionamiento son inseguras.

¿Dónde se instalan las válvulas de cierre de gas?

La ubicación de una válvula de cierre de gas depende de la disposición de la tubería, el tipo de equipo y los requisitos de seguridad aplicables. Un sistema típico puede incluir válvulas en la fuente, en las ramas principales y justo aguas arriba de los equipos que consumen gas.

En un sistema residencial o comercial de gas natural, se puede instalar una válvula principal cerca del contador de gas. Normalmente se instalan válvulas de cierre adicionales para electrodomésticos cerca de calderas, calderas, calentadores de agua, equipos de cocina y otros aparatos de gas.

Los sistemas industriales pueden utilizar válvulas más grandes en estaciones receptoras de gas, unidades de reducción de presión, conexiones de compresores, instalaciones de almacenamiento, trenes de combustión y equipos de proceso. Las válvulas de cierre de emergencia pueden instalarse en lugares accesibles, alejados de equipos de alto riesgo, para que el flujo de gas pueda detenerse sin que se acerque a una fuga o un incendio.

Debe colocarse una válvula de forma que pueda identificarse, alcanzarse y operarse de forma segura. Las manillas de válvulas, actuadores y etiquetas de identificación deben permanecer visibles y no deben estar obstruidos por aislamiento, equipos o componentes estructurales.

Válvula de bola para gasoductos

Una válvula de bola de gas es uno de los tipos de válvula de cierre de gas más utilizados. Contiene un elemento de cierre esférico con un agujero en su centro. Girar la bola 90 grados alinea el agujero con la tubería o mueve el lado sólido de la bola a través del paso del flujo.

Cuando la manilla está paralela a la tubería, la válvula suele estar abierta. Cuando la manilla está perpendicular a la tubería, la válvula generalmente se cierra. Esta clara indicación visual de posición es útil en situaciones de emergencia y mantenimiento.

Las válvulas de bola se utilizan comúnmente para gas natural, GLP, propano, gas combustible, gas comprimido y muchos servicios industriales de gas. Su acción de cuarto de giro permite un funcionamiento rápido, mientras que los materiales adecuados del asiento pueden proporcionar un cierre hermético.

Las válvulas de bola de gas más pequeñas pueden tener conexiones roscadas o de compresión. Las válvulas industriales más grandes suelen estar con bridas o soldadas en la tubería. Las válvulas de bola de gas de puerto completo proporcionan un diámetro cercano al diámetro interno de la tubería, reduciendo la resistencia al flujo cuando la válvula está completamente abierta.

Las válvulas de bola montadas en trunnion se utilizan frecuentemente en tuberías de gas de gran diámetro o alta presión. En este diseño, la bola está soportada mecánicamente y los asientos de las válvulas se mueven hacia la bola para formar el sello. La construcción soportada reduce el par de funcionamiento necesario para válvulas más grandes.

Válvula de compuerta para servicio de gas

Una válvula de compuerta de gas utiliza una compuerta plana o en forma de cuña que se mueve verticalmente dentro o fuera del camino de flujo. La puerta se acciona girando un volante manual o mediante un actuador.

Cuando está completamente abierta, la compuerta se levanta alejándose del pasaje de flujo. Esto crea un camino relativamente recto a través de la válvula y permite que el gas fluya con baja resistencia. Por ello, las válvulas de compuerta se utilizan a menudo para aislar en tuberías más grandes donde la válvula normalmente permanece completamente abierta o totalmente cerrada.

Las válvulas de compuerta de gas pueden instalarse en redes de distribución, plantas de procesamiento, estaciones compresoras y sistemas industriales de combustible-gas. Los diseños más grandes pueden usar vástagos ascendentes, que proporcionan una indicación visible de la posición de la válvula a medida que el vástago se mueve hacia arriba durante la apertura.

Las válvulas de corredera paralela y las de compuerta en cuña se utilizan en sistemas industriales de gas. El diseño más adecuado depende de la presión del ducto, la temperatura, la composición del gas y el rendimiento de sellado requerido.

Válvula globo en tuberías de gas

Una válvula globo de gas controla el flujo moviendo un disco hacia o alejándose de un asiento fijo. A diferencia de una válvula de bola, que gira un cuarto de vuelta, una válvula globo utiliza un movimiento lineal del vástago y normalmente requiere varios giros de mano.

Las válvulas globo se utilizan cuando un sistema de gas requiere tanto aislamiento como regulación del flujo. La posición del disco puede ajustarse gradualmente, permitiendo que la válvula regule el volumen de gas que pasa por la tubería.

Estas válvulas pueden instalarse en sistemas de gas combustible, líneas de quemadores, estaciones de control de presión, líneas de muestreo y procesos industriales de gas. Las válvulas de globo accionadas también se utilizan comúnmente como válvulas de control de gas, donde el flujo debe ajustarse automáticamente.

Existen diferentes patrones de cuerpo de válvula globo. Un diseño convencional de patrón Z proporciona una regulación efectiva, mientras que una válvula globo de patrón Y crea un camino de flujo más directo. Las válvulas de globo angular pueden controlar el flujo mientras cambian la dirección de la tubería aproximadamente 90 grados.

Válvula de tapón para gasoductos

Una válvula de tapón de gas utiliza un tapón cilíndrico o cónico con un paso que atraviesa su centro. Girar el tapón alinea el pasaje con la tubería o gira la sección sólida a través del camino del flujo.

Al igual que una válvula de bola, una válvula tapón normalmente funciona durante un cuarto de vuelta. Puede proporcionar un aislamiento rápido y una construcción interna relativamente sencilla. Las válvulas de tapón se utilizan ampliamente en la distribución de gas natural, sistemas de gas combustible, instalaciones de procesamiento de gas y otros servicios industriales.

Las válvulas de tapón lubricadas utilizan un lubricante sellante entre el tapón y el cuerpo. El lubricante ayuda a reducir la fricción de funcionamiento y a mejorar el sellado. Las válvulas de tapón no lubricadas pueden usar manguitos u otros elementos de sellado para soportar el tapón y evitar fugas.

Las válvulas de tapón de varios puertos pueden dirigir gas entre varias conexiones de tubos. Pueden utilizarse cuando el proceso requiere conmutación, derivación o desviación del flujo de gas.

Válvula mariposa para aplicaciones de gases

Una válvula de mariposa de gas contiene un disco circular montado en un eje giratorio. Girar el eje 90 grados mueve el disco entre las posiciones abierta y cerrada.

Las válvulas mariposa se utilizan comúnmente en grandes conductos de gas y tuberías de gas a baja presión porque son compactas y relativamente ligeras. Su corta dimensión cara a cara puede reducir el espacio de instalación necesario en tuberías de gran diámetro.

Las válvulas mariposa de alto rendimiento y triple offset se emplean en aplicaciones industriales de gas más exigentes. Estos diseños reducen el contacto entre el disco y el asiento durante la operación y pueden proporcionar un apagado fiable a presiones o temperaturas elevadas.

Las válvulas mariposa pueden operarse manualmente con una palanca o caja de cambios. Las válvulas más grandes suelen estar equipadas con actuadores neumáticos, eléctricos o hidráulicos para control remoto y apagado de emergencia.

Válvula de cierre de gas solenoide

Una válvula de cierre de gas solenoide utiliza una bobina electromagnética para abrir o cerrar el conducto gaseoso. Normalmente está conectado a controles de quemadores, detectores de gas, alarmas de incendios, sistemas de ventilación y otros dispositivos de seguridad.

Cuando el sistema de control detecta una condición insegura, se puede cortar o aplicar energía eléctrica a la válvula, dependiendo del diseño. La válvula entonces se mueve a su posición de seguridad especificada y detiene el suministro de gas.

Muchas válvulas solenoides de gas están diseñadas como válvulas normalmente cerradas. Permanecen cerrados sin energía eléctrica y se abren solo cuando la bobina está energizada. Si se pierde la corriente, la válvula vuelve automáticamente a la posición cerrada.

Las válvulas solenoides se utilizan frecuentemente en cocinas comerciales, calderas, hornos, quemadores industriales, hornos, equipos de secado y sistemas de proceso a gas. Pueden combinarse con un mecanismo de reinicio manual para que el suministro de gas no pueda reiniciarse automáticamente tras un apagado.

Válvula de cierre de emergencia de gas

Una válvula de cierre de emergencia está diseñada para aislar rápidamente el suministro de gas cuando se produce una condición peligrosa. Puede operarse manualmente mediante una manilla de emergencia o un botón, o automáticamente mediante un sistema de seguridad.

Las válvulas automáticas de emergencia pueden recibir señales de detectores de gases combustibles, controles de fallo de llama, interruptores de alta temperatura, alarmas de incendio, interruptores de presión o sistemas de apagado de procesos.

Dependiendo de la instalación, una válvula de cierre de emergencia puede utilizar un cuerpo de válvula de bola, mariposa, tapón o globo. La principal diferencia es la función de actuación y seguridad más que la forma básica de la válvula.

Los actuadores neumáticos de retorno de muelle se utilizan a menudo para apagado de emergencia. Durante el funcionamiento normal, el aire comprimido mantiene la válvula abierta. Si se pierde aire de control o la señal de apagado, el muelle mueve la válvula a la posición cerrada.

Las válvulas de cierre de gas de emergencia deben estar ubicadas y marcadas para que los operadores puedan identificar rápidamente su función. Los sensores, actuadores y circuitos de apagado asociados deben ser inspeccionados y probados como parte del programa de seguridad de la instalación.

Válvula de retención en sistemas de gas

Una válvula de retención de gas es una válvula automática que permite que el gas fluya en una dirección y evita el flujo inverso. Normalmente no requiere mango ni actuador externo.

Las válvulas de retención se instalan aguas abajo de compresores, bombas, recipientes de almacenamiento y equipos de procesamiento de gas. Ayudan a evitar que el gas fluya hacia atrás cuando la presión aguas arriba disminuye o el equipo se apaga.

Los diseños más comunes incluyen válvulas de retención basculante, válvulas de retención de elevación, válvulas de retención de pistón, válvulas de retención de doble placa y válvulas de retención con resorte. El diseño correcto depende de la velocidad del gas, la orientación del ducto, la presión y los requisitos de respuesta.

Aunque normalmente no se utiliza una válvula de retención como válvula principal manual de cierre de gas, es un componente protector importante en un sistema completo de tuberías de gas.

Válvula de control de gases

Una válvula de control de gas ajusta automáticamente la cantidad de gas que fluye por una tubería. Recibe una señal de un controlador de proceso y se desplaza a una posición específica para regular flujo, presión, temperatura u otra condición de funcionamiento.

Las válvulas de control globo se utilizan ampliamente porque su movimiento lineal del disco proporciona un ajuste predecible del flujo. También pueden usarse válvulas de control de bola rotatoria y de mariposa cuando se requiere mayor capacidad o operación de cuarto de vuelta.

Una válvula de control de gas normalmente incluye un cuerpo de válvula, un actuador y un posicionador. El actuador suministra la fuerza necesaria para mover la válvula, mientras que el posicionador ayuda a asegurar que la válvula alcance la apertura comandada.

Las válvulas de control se instalan en estaciones de reducción de presión de gas, sistemas de combustible, equipos de combustión, sistemas de mezcla de gases y unidades industriales de procesamiento. Además del control normal, el actuador puede configurarse para mover la válvula a una posición segura tras la pérdida de potencia o señal de control.

Válvula de aguja para líneas de gas

Una válvula de aguja de gas utiliza un vástago largo y cónico que se mueve hacia una pequeña abertura del asiento. La forma estrecha permite un ajuste muy fino de bajos caudales de gas.

Las válvulas de aguja se utilizan comúnmente en sistemas de instrumentación, conexiones de manómetros, líneas de gas de laboratorio, sistemas de muestreo y equipos de calibración. Son especialmente útiles cuando una pequeña cantidad de gas debe controlarse gradualmente.

Como las válvulas de aguja normalmente se utilizan en líneas más pequeñas, no suelen seleccionarse como válvulas de cierre de tubería principal. En su lugar, se utilizan para aislar y regular con precisión los instrumentos y equipos de bajo caudal.

Válvulas de seguridad de gases y de alivio de presión

Una válvula de seguridad de gases o válvula de alivio de presión protege el equipo presurizado de presiones internas excesivas. Permanece cerrada durante el funcionamiento normal y se abre automáticamente cuando la presión alcanza un punto de ajuste predeterminado.

Las válvulas de seguridad y de alivio se instalan en recipientes de almacenamiento de gas, compresores, separadores, reguladores, equipos de procesamiento y secciones cerradas de tuberías de gas. El gas liberado se dirige a un lugar seguro de descarga, sistema de recuperación o bengala, dependiendo de la aplicación.

Estas válvulas cumplen una función diferente a una válvula de cierre de gas estándar. Una válvula de cierre aísla el flujo de gas, mientras que una válvula de seguridad libera gas para evitar que la presión del equipo supere un límite seguro. Ambas funciones pueden ser necesarias dentro del mismo sistema.

Comparación de válvulas comunes de gasoductos

Cómo seleccionar una válvula de cierre de gas

Seleccionar una válvula de cierre de gas requiere más que igualar el tamaño nominal de la tubería. El cuerpo de válvulas, los asientos, los sinetos, la clasificación de presión y el método de funcionamiento deben ser adecuados para las condiciones específicas de gas y funcionamiento.

Factores importantes para la selección de válvulas de gas incluyen:

• Tipo y composición del gas
• Tamaño del oleoducto y capacidad de flujo requerida
• Presión máxima y mínima de funcionamiento
• Temperatura de funcionamiento y ambiental
• Rendimiento de apagado o fuga requerido
• Funcionamiento manual o automático
• Requisitos de cierre de emergencia
• Cuerpo de válvulas y materiales internos
• Compatibilidad entre asiento y sello
• Conexiones roscadas, con brida, soldadas o por compresión
• Instalación interior, exterior o enterrada
• Requisitos de seguridad contra incendios, antiestática o de bajas emisiones
• Códigos de gas aplicables, normas y normativas locales

La compatibilidad de materiales es especialmente importante. El gas natural, propano, hidrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y gases especiales pueden requerir diferentes materiales corporales, de sellado y lubricante. No se debe asumir automáticamente que una válvula aprobada para un gas sea adecuada para otro.

También debe considerarse la velocidad de funcionamiento requerida. Las válvulas de bola y bujía proporcionan aislamiento rápido de cuartos de vuelta, mientras que las válvulas de compuerta y globo utilizan un funcionamiento más lento de varios giros. Las válvulas solenoides y accionadas son adecuadas cuando el suministro de gas debe controlarse de forma remota o automática.

Para el apagado de emergencia, la válvula y el actuador deben moverse a una posición segura definida tras la pérdida de energía eléctrica, aire comprimido o señal de control. Se pueden añadir interruptores de posición para que el sistema de control pueda confirmar si la válvula está abierta o cerrada.

Instalación de la válvula de cierre de gas

La instalación correcta es esencial para un aislamiento fiable del gas. Antes de la instalación, se debe inspeccionar el cuerpo de la válvula, la tubería y los componentes de conexión para detectar suciedad, humedad, residuos de soldadura y materiales extraños.

Las clasificaciones de presión y temperatura marcadas en la válvula deben ser adecuadas para el sistema de gas. Se deben seguir flechas direccionales cuando la válvula tiene una dirección de flujo preferida.

Las válvulas roscadas deben instalarse utilizando materiales de sellado adecuados sin permitir que entre un exceso de sellador en el conducto del flujo. Las válvulas con brida deben estar alineadas correctamente y los pernos de brida deben estar apretados de forma uniforme. Las válvulas soldadas requieren procedimientos que protejan los asientos, sellos y actuadores del calor excesivo.

La válvula no debe usarse para colocar tuberías desalineadas en su posición. El esfuerzo en la tubería puede deformar el cuerpo de válvulas, aumentar el par de funcionamiento o dañar las superficies de sellado.

Se deben instalar válvulas de cierre manual de gas donde se puedan alcanzar con seguridad sus manillas o ruedas manuales. Las válvulas de emergencia deben permanecer accesibles incluso cuando el equipo cercano esté funcionando o se produzca una condición anormal.

Tras la instalación, la válvula y sus conexiones deben probarse utilizando un método aprobado de detección de fugas. La posición operativa, la identificación y la dirección de cierre deben estar claramente señalizadas.

Pruebas y mantenimiento de la válvula de cierre de gas

Las válvulas de gas deben inspeccionarse y mantenerse para que funcionen correctamente cuando se requiera aislamiento. Una válvula que permanece abierta durante mucho tiempo puede volverse difícil de mover debido a corrosión, depósitos o desgaste mecánico.

Un programa típico de mantenimiento de válvulas de gas puede incluir:

• Revisando el cuerpo, el vástago y las conexiones para detectar fugas
• Confirmando que la identificación de la válvula sigue siendo visible
• Operar válvulas manuales periódicamente cuando los procedimientos lo permitan
• Inspección de manillas, volantes y operadores de engranajes
• Prueba de actuadores neumáticos y eléctricos
• Verificación de interruptores de posición abierta y cerrada
• Prueba de señales de apagado de emergencia y enclavamientos
• Inspección del empaquetado de los vástas, los asientos y los sellos de la carrocería
• Limpieza o reemplazo de piezas internas desgastadas
• Registro de resultados de pruebas, reparaciones e historial operativo de válvulas

Las válvulas de emergencia y automáticas deben ser probadas en los intervalos adecuados para la instalación. Las pruebas deberían confirmar que la válvula recibe la señal de cierre, se mueve a la posición requerida y evita que el gas llegue a equipos aguas abajo.

Cualquier aumento en la fuerza operativa debe ser investigado. Forzar una válvula con una palanca de extensión puede dañar el vástago, la bola, el tapón, la compuerta o el actuador. El oleoducto debe estar seguro antes de examinar la causa de la dificultad operativa.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la mejor válvula para cerrar el gas natural?

Las válvulas de bola se utilizan comúnmente para el cierre de gas natural porque funcionan rápidamente y proporcionan una señal clara de posición abierta o cerrada. La válvula debe ser específicamente adecuada y estar aprobada para la presión, temperatura y condiciones de instalación del gas.

¿Cómo funciona una válvula de bola de gas?

Una válvula de bola de gas contiene una bola perforada que gira dentro del cuerpo de la válvula. Cuando el tubo se alinea con el oleoducto, puede fluir gas. Girar la bola 90 grados bloquea el paso y detiene el gas.

¿Qué es una válvula de cierre automática de gas?

Una válvula automática de cierre de gas utiliza un mecanismo eléctrico, neumático o hidráulico. Puede cerrarse tras recibir una señal de un detector de gas, controlador de quemadores, alarma de incendios o sistema de apagado de emergencia.

¿Qué es una válvula de gas normalmente cerrada?

Una válvula de gas normalmente cerrada permanece cerrada cuando no hay energía externa ni fuerza de control. Solo se abre tras recibir la señal eléctrica o neumática requerida.

¿Se puede usar una válvula de compuerta para gas?

Sí. Las válvulas de compuerta se utilizan en muchos gasoductos industriales, especialmente donde la válvula normalmente funciona en posición completamente abierta o totalmente cerrada. Los materiales y las clasificaciones de presión deben ser adecuados para el servicio de gas.

¿Cuál es la diferencia entre una válvula de cierre de gas y una válvula de control de gas?

Una válvula de cierre de gas se utiliza principalmente para detener o aislar el flujo. Una válvula de control de gas ajusta automáticamente su apertura para regular el flujo de gas, la presión u otra condición del proceso.

¿Para qué sirve una válvula de retención de gas?

Una válvula de retención de gas permite el flujo en una dirección y se cierra automáticamente cuando el gas intenta fluir hacia atrás.

¿Dónde está ubicada la válvula principal de cierre de gas?

En muchos sistemas residenciales y comerciales, la válvula principal se encuentra cerca del contador de gas o donde entra el servicio de gas en el edificio. Las ubicaciones industriales varían según la disposición de los oleoductos y el diseño de las instalaciones.

¿Cómo puedes saber si una válvula de bola de gas está abierta?

En la mayoría de las válvulas de bola operadas manualmente, la válvula está abierta cuando la maneta está paralela al tubo. Se cierra cuando la manilla está perpendicular a la tubería.

Conclusión

Una válvula de cierre de gas es un componente esencial utilizado para aislar gas natural, GLP, gas combustible y gases industriales. Permite detener el suministro de gas durante el funcionamiento normal, el mantenimiento y las condiciones de emergencia.

Se utilizan varios diseños de válvulas en gasoductos. Las válvulas de bola proporcionan aislamiento rápido en cuartos de vuelta, las válvulas de compuerta son adecuadas para servicio de tubería completamente abierta y las válvulas de globo regulan el flujo de gas. Las válvulas de tapa y de mariposa se utilizan en muchos sistemas de distribución e industriales, mientras que las válvulas solenoides y accionadas proporcionan apagado automático.

Las válvulas de retención evitan el flujo inverso, las de control regulan las condiciones del proceso, las válvulas de aguja gestionan pequeños flujos de gas y las válvulas de seguridad protegen los equipos presurizados de presiones excesivas. Estas válvulas trabajan juntas para apoyar un funcionamiento seguro y fiable del sistema de gas.

Seleccionar la válvula de gas adecuada requiere considerar el tipo de gas, la presión, la temperatura, el tamaño de la tubería, los materiales, el rendimiento del sellado, el método de funcionamiento y los requisitos de emergencia. La instalación correcta, las pruebas de fugas y el mantenimiento periódico son igualmente importantes.

Cuando se selecciona y mantiene correctamente, una válvula de cierre de gas proporciona un método fiable para controlar y aislar el flujo de gas en sistemas de tuberías residenciales, comerciales e industriales.