Las válvulas de compuerta, de bola y de globo se utilizan ampliamente en aplicaciones de aislamiento (encendido/apagado) y regulación (control de flujo) en entornos residenciales, comerciales, municipales e industriales. Seleccionar la válvula adecuada para el uso previsto suele ser fundamental, ya que una aplicación incorrecta puede tener consecuencias catastróficas en términos de seguridad, presupuesto y medio ambiente.
Al elegir la válvula adecuada para una aplicación específica, es necesario considerar cuidadosamente numerosas variables, pero, en general, el proceso de selección busca que la funcionalidad de la válvula se ajuste a su propósito. Para aplicaciones básicas de encendido/apagado, el proceso de selección suele ser relativamente sencillo, pero se vuelve cada vez más complejo a medida que la función de la válvula se vuelve más sofisticada y la exigencia de la aplicación aumenta.
Variables de la aplicación
Existen diversas condiciones que pueden afectar la elección de una válvula para una aplicación determinada, entre ellas:
- Presión del sistema
- Temperatura
- Condiciones de flujo (Cv/caudal)
- Medios (líquido, gas, vapor)
- Propiedades del medio (fluidos corrosivos, productos químicos letales, fluidos costosos, etc.)
El propósito previsto de la válvula también es una variable clave. Por ejemplo, el proceso de selección de una válvula para el suministro de agua a un edificio municipal difiere significativamente del de una válvula para el control de vapor a alta presión en una central eléctrica, o de una válvula empleada en una aplicación química altamente corrosiva. Considere lo siguiente durante la selección de la válvula:
- ¿La válvula está diseñada para aislar el flujo?
- ¿Su objetivo es controlar el flujo?
- ¿Es necesario que sea multifuncional (por ejemplo, regular y aislar, aislar y prevenir el reflujo)?
- ¿Qué grado de estanqueidad del asiento (integridad del sellado) se requiere para esta aplicación?
Variables de función
Las válvulas están diseñadas para realizar funciones específicas, entre las que se incluyen:
- Aislamiento (encendido/apagado)
- Controlar el flujo (regulación)
- Evitar el flujo inverso
- Desviando el flujo
- Protección contra sobrepresión
La mayoría de las válvulas de aislamiento y estrangulación constan de un cuerpo que aloja las superficies de sellado (asientos) y proporciona conexiones para tuberías o recipientes. El cuerpo tiene una tapa (bond) y una horquilla para alojar el mecanismo de accionamiento del vástago, aunque en algunos diseños, la tapa y la horquilla están integradas en una sola pieza. Las válvulas se suministran con un obturador diseñado para colocarse en el conducto de flujo (accionado por el vástago) para sellar o regular el flujo, como por ejemplo:
- Puerta/cuña
- Globo/disco
- Pelota
Las válvulas pueden automatizarse mediante actuadores eléctricos, neumáticos o hidráulicos para accionar su recorrido, tanto para el sellado como para la regulación del caudal.
Válvulas de compuerta
Las válvulas de compuerta se utilizan para aislar el flujo. Emplean un obturador insertado en el conducto mediante un mecanismo de accionamiento, con un vástago roscado y un volante diseñado para proporcionar el par mínimo necesario para sellar el obturador contra los asientos adyacentes. Además del accionamiento manual, existen diversas opciones con accionamiento eléctrico, neumático o hidráulico para realizar la función de cierre.
Las válvulas de compuerta suelen denominarse válvulas multivuelta, ya que el volante debe girarse repetidamente 360 grados al abrir o cerrar la válvula. Se ofrecen en configuraciones de paso reducido y paso total, y en diseños de compuerta de cuña y de corredera paralela. Si bien sellan bien, las válvulas de compuerta de cuña son susceptibles a la obstrucción térmica en aplicaciones que superan los 425 °C (800 °F). Por encima de esta temperatura, se recomiendan las válvulas de compuerta de corredera paralela. Las válvulas de compuerta de 7,6 cm (3 pulgadas) o menos suelen tener cuerpos forjados, mientras que las de mayor diámetro suelen tener cuerpos fundidos. Algunos fabricantes también suministran compuertas forjadas de gran diámetro y alta presión.
Las válvulas de compuerta de acero fundido de baja presión (ASME 150-600#) están fácilmente disponibles a través de las organizaciones de distribución de válvulas y se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones de uso general en diversas industrias, incluidas aplicaciones de procesos, tuberías, distribución de agua y distribución de vapor.
Válvulas de bola
Las válvulas de bola se utilizan generalmente para aislar el flujo. Emplean una bola como obturador, con un conducto a través de la bola que coincide con el diámetro del orificio en las superficies de asiento. Disponibles en configuraciones de paso reducido, paso completo y paso en "V" (para controlar el flujo), las válvulas de bola se suministran en una amplia variedad de estilos, incluyendo de una, dos y tres piezas, con entrada superior y soldadas. Los tipos de bola incluyen un diseño de bola flotante (una bola sujeta por los asientos y el vástago) o un diseño con montaje de muñón que sujeta mecánicamente la bola en su posición superior e inferior.
Las válvulas de bola, consideradas válvulas de cuarto de vuelta, se abren y cierran completamente con un movimiento de 90 grados del volante o palanca conectado a un eje, lo que facilita su operación y suele reducir el costo de su accionamiento. Se puede incorporar una amplia gama de actuadores eléctricos, neumáticos e hidráulicos para automatizar las válvulas de bola.
Las válvulas de bola de baja presión están fácilmente disponibles y se utilizan en una amplia variedad de industrias y aplicaciones, incluidas:
Tuberías, distribución de agua, distribución de vapor, industria química, refinerías y petroquímica. Las válvulas de bola estándar solo pueden utilizarse para una regulación muy ligera, excepto aquellas destinadas al control y provistas de una bola con puerto en forma de "V".
Válvulas de globo
Las válvulas de globo se utilizan para aislar o controlar el flujo en un sistema de tuberías. Cuentan con un obturador de globo o disco que se inserta en el asiento del cuerpo mediante un mecanismo de accionamiento. Este mecanismo emplea un vástago roscado y un volante diseñados para proporcionar el par mínimo necesario para el sellado.
La válvula de globo de asiento único permite tanto el control de estrangulamiento como el de aislamiento. Al cerrarse, el flujo se distribuye uniformemente alrededor de toda la circunferencia de las superficies de sellado, lo que resulta en un desgaste homogéneo. Esto no ocurre en las válvulas de compuerta ni en las de bola. El recorrido del flujo a través de la válvula de globo suele describirse como tortuoso, ya que el flujo debe ascender (o descender) a través del asiento único. Este recorrido genera una mayor caída de presión y un coeficiente de caudal (Cv) menor en comparación con las válvulas de compuerta o de bola.
Al igual que las válvulas de compuerta, las válvulas de globo son válvulas de múltiples vueltas. Existe una amplia gama de opciones de accionamiento eléctrico, neumático o hidráulico para realizar la función de cierre. Los diseños de válvulas de globo incluyen patrones en Y, en T y angulares, según la orientación del vástago con respecto al flujo. Cada uno de estos patrones puede utilizarse para servicios de apertura/cierre y regulación, pero el globo angular se utiliza generalmente donde existen ángulos rectos en la tubería y donde se requieren mayores grados de regulación (por ejemplo, purga continua).
Estas válvulas suelen dimensionarse según las condiciones de flujo propias de su aplicación crítica. El recorrido del flujo en las válvulas en Y es menos tortuoso que en las válvulas en T y angulares, lo que proporciona un coeficiente de caudal (Cv) ligeramente superior. Las válvulas en Y se utilizan ampliamente en aplicaciones de ventilación y drenaje en centrales eléctricas y otras aplicaciones similares.
Válvulas de bola frente a válvulas de compuerta y de globo
Los fabricantes de válvulas y los propietarios/usuarios de procesos ahora pueden diseñar y especificar válvulas de bola para aplicaciones sin estrangulamiento, normalmente reservadas para válvulas de compuerta y globo, gracias a las tolerancias más estrictas de los modernos equipos de mecanizado CNC, así como a los avances en el desarrollo de materiales de recubrimiento extremadamente duros y los procesos para aplicarlos. El tamaño y el peso relativamente menores de las válvulas de bola en comparación con las de compuerta y globo reducen las tensiones en los sistemas de tuberías, mientras que el giro de un cuarto de vuelta facilita la operación y reduce los costos de automatización. Estos factores también pueden proporcionar una vida útil más prolongada en algunas aplicaciones de servicio severo. Si bien las válvulas de bola a veces pueden ser más costosas que sus contrapartes de compuerta y globo, en muchos casos, estas ventajas pueden compensar la diferencia.
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