En el ámbito de la producción de petróleo y gas, la gestión del agua y diversas industrias de procesos, el control preciso sobre el flujo de fluidos es fundamental. Las válvulas de estrangulamiento son dispositivos especializados diseñados para realizar esta función esencial controlando la velocidad de flujo y reduciendo la presión de los fluidos que pasan a través de un sistema. Comprender los diferentes tipos de válvulas de estrangulamiento es un paso fundamental para seleccionar el equipo adecuado para una aplicación.
La clasificación de válvulas de estrangulamiento se basa principalmente en su método de regulación y diseño de flujo. Las dos categorías principales son válvulas de estrangulamiento fijas y válvulas de estrangulador ajustables.
1. Válvulas de estrangulamiento fijas
Las válvulas de estrangulador fijas, también conocidas como estranguladores positivos, incorporan un orificio de geometría fija que proporciona una restricción de flujo constante e inmutable. El orificio es típicamente un material endurecido, como el carburo de tungsteno, diseñado para resistir la erosión de los fluidos abrasivos de alta velocidad.
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Diseño y operación: La capacidad de flujo está determinada por el tamaño y la forma precisos del orificio, que se instala en el cuerpo de la válvula. Para alterar el caudal, todo el orificio debe reemplazarse con uno de un tamaño diferente durante un cierre de proceso.
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Aplicaciones típicas: Estas válvulas se usan predominantemente en aplicaciones donde las condiciones de flujo son estables y consistentes, y donde no se requiere ajuste manual. Son valorados por su simplicidad, robustez y confiabilidad en condiciones de servicio severas, como las estrangulaciones de producción de la cabeza.
2. Válvulas de estrangulador ajustables
Las válvulas de estrangulamiento ajustables permiten la modificación del área de flujo mientras la válvula está en servicio, proporcionando a los operadores flexibilidad para responder a las condiciones de proceso cambiantes. Se subdividen aún más en función de su mecanismo interno.
a) válvulas de estrangulamiento de aguja y asiento
Este es un tipo común de estrangulador ajustable. La válvula presenta una aguja cónica (o tallo) que se mueve linealmente dentro y fuera de un asiento a juego, variando así el área de flujo anular entre ellos.
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Diseño y operación: Girar una rueda de mano o actuar la válvula mueve la aguja. El control fino se puede lograr con este diseño. Las superficies de sellado a menudo están hechas de materiales resistentes a la erosión.
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Aplicaciones típicas: Las obsequios de aguja y asiento son adecuados para una amplia gama de aplicaciones que requieren un control preciso de flujo, incluidos separadores de producción, pruebas de pozo y varios procesos de refinación.
b) válvulas de estrangulador de enchufe y jaula
En este diseño, una jaula perforada (o manga) alberga un tapón cilíndrico o cónico. El tapón gira o se mueve linealmente para alinear sus secciones sólidas con los agujeros en la jaula, abriendo o cerrando los pasajes de flujo.
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Diseño y operación: La caída de presión de varias etapas a través de los agujeros de la jaula minimiza la cavitación y reduce el potencial de erosión, lo que hace que este sea un diseño duradero para diferenciales de alta presión.
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Aplicaciones típicas: Las obsequios de enchufe y jaula se emplean con frecuencia en estrangulaciones de producción de alta presión, aplicaciones de decepción de vapor y otros servicios donde las gotas de presión graves son comunes.
c) Válvulas de estrangulamiento de disco rotativo
Este diseño utiliza dos discos con aberturas alineadas. Un disco es estacionario, mientras que el otro gira. El área de flujo cambia a medida que los agujeros en el disco giratorio se mueven dentro y fuera de la alineación con los agujeros en el disco estacionario.
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Diseño y operación: La operación suele ser un cuarto de vuelta desde completamente abierto a completamente cerrado. Si bien es simple, los bordes de los agujeros pueden ser vulnerables a la erosión de los sólidos en la corriente de flujo.
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Aplicaciones típicas: Estas válvulas a menudo se usan en servicios menos severos o en aplicaciones donde los sólidos abrasivos no son una preocupación principal.
Consideraciones clave más allá del tipo
Seleccionar una válvula de estrangulador implica más que elegir un tipo. La selección de material es primordial; Los adornos internos y los cuerpos a menudo están hechos de aleaciones endurecidas o recubiertas con materiales como el carburo de tungsteno para combatir el desgaste de la erosión y la corrosión. Además, las válvulas de estrangulamiento se pueden operar manualmente, hidráulica o eléctricamente, dependiendo de los requisitos para la automatización, el control remoto y la seguridad.
La selección de válvulas de estrangulamiento es una decisión crítica de ingeniería. Las válvulas de estrangulador fijas ofrecen simplicidad para condiciones de flujo constante, mientras que los diversos diseños de válvulas de estrangulador ajustables (esencia y asiento, enchufe y jaula y disco rotativo) proporcionan la flexibilidad y el control necesarios para los procesos dinámicos. La elección correcta depende de un análisis riguroso de las propiedades de fluido, la presión, la temperatura, las características del flujo y las demandas operativas específicas del sistema.
