¿Qué es una válvula y cómo funciona?
En términos más simples, una válvula es un dispositivo utilizado para controlar el flujo de un medio - líquido, gas o sólido - a través de un sistema de tuberías. Lo más común es que las válvulas se utilizan para detener e iniciar el flujo de material. Algunas válvulas también pueden controlar el caudal, que se denominan comúnmente válvulas de control.
Debido a que hay muchos usos diferentes para las válvulas, están disponibles en una amplia gama de variaciones mecánicas. El uso de la válvula adecuada en un escenario determinado significa que su aplicación funcionará sin problemas y de forma segura, logrando el objetivo deseado de la manera más eficaz.
Aunque hay muchas clasificaciones de válvulas diferentes, la mayoría de las válvulas se dividen en tres categorías: rotativas, lineales y de accionamiento automático.
- Giratorio
Las válvulas rotatorias utilizan un componente de cierre giratorio para bloquear el flujo dentro de un sistema de tuberías. Con mayor frecuencia, esta rotación se limita a 90 grados, por lo que las válvulas rotativas también se denominan comúnmente válvulas de cuarto de vuelta. Estos tipos de válvulas se cierran a 0 grados y se abren a 90 grados.
Algunas válvulas rotativas pueden operar con un mayor grado de rotación e incluir más de dos posiciones. Ejemplos comunes de tipos de válvulas rotativas son válvulas de mariposa, tapón y bola.
- Lineal
Las válvulas lineales utilizan un obstrutor de flujo, como un disco, una tablillas o un diafragma, que se mueve en línea recta para iniciar, detener o ajustar el flujo a través de un sistema de tuberías. Estas válvulas pueden separarse en dos tipos distintos: Tallo ascendente (multivuelto) y axial.
Las válvulas lineales multivueldos funcionan especialmente bien en aplicaciones de control e incluyen válvulas de globo, válvulas de compuerta y válvulas de aguja. Las válvulas axiales, como las válvulas de asiento coaxiales y angulares, son de acción rápida y se utilizan principalmente en aplicaciones de procesos de encendido/apagado.
En comparación con otras categorías de válvulas, las válvulas de movimiento lineal tienden a tener tiempos de ciclo más largos que las válvulas rotatorias.
- Autoaccionado
A diferencia de las válvulas lineales y rotativas, las válvulas de accionamiento automático no requieren una entrada directa del operador. En su lugar, utilizan la presión dentro de la línea de proceso para abrir o cerrar una válvula de control de presión. Este tipo de válvula se utiliza comúnmente como válvula de descarga de presión y solo se abre una vez que se alcanza la presión máxima permitida dentro del sistema. Como resultado de este mecanismo, las válvulas de accionamiento automático son requisitos de seguridad comunes en ciertas aplicaciones.
Las válvulas comunes de accionamiento automático incluyen válvulas de alivio, válvulas de seguridad, válvulas de retención y trampas de vapor.
Tipos de válvulas de cuarto de vuelta
Dado que las válvulas de un cuarto de vuelta permiten una amplia gama de movimiento con el giro de un mango, estos tipos de válvulas se utilizan comúnmente en aplicaciones que priorizan la apertura/cierre rápido y fácil sobre la precisión.
- Válvulas de bola
Las válvulas de bola pueden usarse en la mayoría de las aplicaciones donde es necesario cortar el flujo de fluido. De hecho, son la válvula de control de procesos más utilizada. Estas válvulas rotatorias utilizan esferas portadas que giran en el flujo de la tubería, trabajando para iniciar o detener el flujo.
Dado que el puerto de la válvula se puede instalar de forma precisa para que coincida con el diámetro del tubo, las válvulas de bola ofrecen una pérdida de cabeza baja. Las válvulas de bola pueden ser más caras que otras opciones de válvulas rotativas, pero ofrecen mejor sellado que los tipos como válvulas de mariposa.
- Válvulas de mariposa
Las válvulas de mariposa funcionan con un obstructor en forma de disco montado en el centro que entra y sale del flujo del sistema de tuberías. Estas válvulas de cuarto de vuelta se usan con frecuencia con tubos de mayor tamaño y en plantas de aguas residuales, plantas de energía y otras plantas de proceso donde se requiere el cierre, regulación y aislamiento.
Las ventajas de usar válvulas de mariposa incluyen un menor costo y un menor tamaño. Sin embargo, estos tipos de válvulas comunes son más vulnerables a fugas y pérdidas de cabeza que las válvulas de bola y pueden no funcionar también contra flujos de alta presión.
- Válvulas de tapón
Las válvulas de tapón son muy similares a las válvulas de bola en su construcción y funcionamiento. Sin embargo, en lugar de usar un obstructor en forma de bola, las válvulas de tapón obstruyen o permiten el flujo a través de un cilindro cónico que oscila dentro o fuera del flujo. Existen dos tipos principales de válvulas de tapón: Lubricadas y sin lubricar.este tipo de válvula rotativa se utiliza con frecuencia para el cierre y como válvula de control para las industrias de procesamiento químico, plantas de procesamiento e instalaciones de tratamiento de aguas residuales. Las válvulas de tapón pueden ser favorecidas por su falta de huecos y cavidades, y su capacidad de ser ajustada para las fugas que se desarrollan a largo plazo. Como resultado, estas válvulas se utilizan a menudo en situaciones de servicio extremo - piense en ambientes corrosivos como refinerías de petróleo y plantas químicas.
Tipos de válvulas multivTurn
Las válvulas multivuelta, que se utilizan habitualmente en aplicaciones de control de flujo, funcionan girando una palanca para mover un elemento obstructor hacia la trayectoria de flujo. Esto restringe el flujo dentro del sistema de tuberías. Algunos tipos de válvulas multivuelto permiten liberar o bloquear el flujo a velocidades variables. Estos tipos de válvulas se denominan comúnmente válvulas de control.
- Válvulas de globo
Las válvulas de globo funcionan usando un disco con forma de globo para bloquear el flujo cuando se cierra contra un orificio de restricción. Estas válvulas multivueltos se utilizan habitualmente en aplicaciones de activación/desactivación y regulación. Las válvulas de globo pueden sellar tanto contra el flujo de fluido como con él.
Se recomiendan válvulas de globo de dos vías para mayor precisión, mientras que las válvulas de globo de 3 vías son adecuadas para combinar medios de dos puertos de entrada y enviar la mezcla resultante a través de un puerto de salida. Las válvulas de globo se utilizan con frecuencia en plantas de aguas residuales y servicios de procesamiento de alimentos. Aunque este tipo de válvula está disponible en muchas variaciones, la más prevalente es la válvula de estilo Z.
- Válvulas de compuerta
Las válvulas de compuerta son válvulas multivuelto que se usan comúnmente para bloquear flujos de flujo y ocasionalmente (y a veces de manera inefectiva) para la regulación. Este tipo de válvula multivuelto utiliza una barrera similar a una placa para bloquear un flujo.
Las válvulas de compuerta ofrecen pérdidas de cabeza más bajas cuando están abiertas en comparación con otros tipos de válvulas. Aunque su funcionamiento es comparable a las válvulas de globo, las válvulas de compuerta ofrecen menos restricciones de flujo y capacidades de regulación.
- Válvulas de aguja
Las válvulas de aguja se asemejan mucho a las válvulas de globo aparte de varios factores clave. Primero, son más pequeñas que las válvulas de globo y permiten un control de flujo más preciso dentro de sistemas más pequeños. Además, consisten en una aguja en forma de cono, a diferencia de un tapón en forma de disco, que se mueve hacia y hacia fuera de un orificio para iniciar y detener el flujo.
Las válvulas de aguja ofrecen una manera precisa de modificar el flujo de fluido a través de un sistema. Pueden usarse para aplicaciones on/on, pero puede que no sea la mejor opción en tales casos, ya que requieren muchas vueltas para cerrar.
Tipos de válvulas de activación/desactivación
Tal como su nombre sugiere, las válvulas de activación/desactivación son dispositivos de acción rápida que permiten un flujo sin restricciones o bloquean el flujo por completo. Aunque estos tipos de válvulas no permiten un ajuste preciso del flujo, son útiles en diversas aplicaciones en las que la velocidad es esencial, por ejemplo, cuando se utilizan en situaciones que requieren un corte de emergencia.
- Válvulas de solenoide
Las válvulas de solenoide utilizan un obstrutor deslizante lineal para abrir o cerrar la válvula o redirigir el flujo de una salida a otra. Estos tipos de válvulas están disponibles en muchos tamaños diferentes, desde tan pequeño como un milímetro hasta tan grande como 100 milímetros. Además, pueden estar compuestos de diversos materiales como hierro fundido, acero inoxidable, aluminio, plástico y latón.
Las válvulas de solenoide se utilizan comúnmente en aplicaciones de servicio de corte de emergencia y sistemas de alta presión. También pueden manejar una amplia gama de temperaturas, con algunos modelos capaces de manejar temperaturas tan extremas como -418° F a 1472° F, haciendo de las válvulas de solenoide una opción popular para los procesos criogénicos.
- Válvulas coaxiales
Una válvula coaxial es una válvula de 2 posiciones que puede accionarse neumática o eléctricamente. Las válvulas coaxiales eléctricas utilizan una bobina electromagnética frente a un muelle. Las válvulas coaxiales neumáticas utilizan presión de aire frente a un resorte o presión de aire de doble acción (presión de aire que proviene de ambas direcciones). Estas válvulas utilizan un filtro de lanzadera para abrir o cerrar y desviar el flujo a la salida correcta.
Las válvulas coaxiales son un buen sustituto de las válvulas de bola en muchas aplicaciones on/OFF. De hecho, son una alternativa más asequible, más pequeña, más ligera, más segura y más rápida. Las desventajas de las válvulas coaxiales incluyen una capacidad de flujo inferior y una compatibilidad limitada de los fluidos.
- Válvulas de asiento en ángulo
El cierre de la lista de diferentes tipos de válvulas y sus usos es la válvula de asiento angular, otro tipo de válvula que puede servir como sustituto de una válvula de bola en aplicaciones on/off. Las válvulas de ángulo del asiento utilizan un actuador neumático incorporado que puede ser de doble efecto o retorno por resorte.
Esta válvula de 2 posiciones incluye un tapón obstrutor que entra en la válvula en ángulo para encajar en el asiento angulado situado dentro de la trayectoria de flujo. Cuando la válvula está abierta, el tapón se retrae casi por completo fuera de la trayectoria de flujo, haciendo de este tipo de válvula la válvula de acción rápida de flujo más alto con la caída de presión más baja.
En comparación con las válvulas de bola, las válvulas de asiento en ángulo son más rápidas, menos costosas y también duraderas. La principal desventaja de una válvula de asiento angular cuando se compara con una válvula de bola es que las válvulas de asiento de ángulo no funcionan tan bien con medios que transportan partículas. Debido a su naturaleza lineal, una válvula de asiento en ángulo es más propensa a atrapar objetos contra el sello al cerrarlo, lo que puede provocar que no se cree un sello hermético y dañar los componentes del sello blando. Las válvulas de bola, por otro lado, tenderán a limpiar cualquier partícula mientras se cierran lo que evita que los objetos se atrapen entre la bola y los sellos blandos. Las válvulas de asiento en ángulo también tienden a ser más adecuadas para aplicaciones con una presión de funcionamiento más baja.
Cómo elegir un tipo de válvula: Consideraciones clave de selección
Una vez que tenga un asa en los diferentes tipos de válvulas y sus usos, puede determinar qué tipo de válvula es mejor para su aplicación específica. Al seleccionar una válvula, tenga en cuenta los siguientes factores y preguntas antes de tomar una decisión:
- Tamaño de la válvula: ¿Cómo afectarán a la aplicación los diferentes tamaños?
- Presión nominal: ¿Cómo funciona la válvula bajo diferentes niveles de presión?
- Materiales: ¿de qué está hecha la válvula y cómo es importante para diferentes aplicaciones?
- Conexiones de puertos: ¿Cuántos y qué tipo de puertos de entrada y salida se incluyen?
- Naturaleza del medio: ¿para qué tipos de medio puede manejar la válvula o está diseñada?
- Accionamiento: ¿la válvula es autoaccionadora o requiere un funcionamiento manual?
Otros factores pertinentes a la aplicación prevista, entre ellos:
- ¿Qué temperatura tiene el medio?
- ¿con qué frecuencia se realizará el ciclo de la válvula?
- ¿Cuál es la vida útil deseada para la válvula?
- ¿Cuál es el coste objetivo de la válvula?
Preguntas frecuentes sobre diferentes tipos de válvulas
¿por qué es importante elegir un tipo determinado de válvula?
Los diferentes estilos de válvula se realizarán de forma diferente en cualquier aplicación dada. Esto puede significar diferencias en la funcionalidad (velocidad de ciclo, control de posición, etc.) y la vida útil de la válvula. Algunos tipos de válvulas pueden ser totalmente inapropiados para ciertas aplicaciones.
¿Cuál es la diferencia entre las válvulas lineales y las válvulas rotatorias?
Las válvulas rotatorias utilizan un componente de cierre giratorio para bloquear el flujo dentro de un sistema de tuberías, mientras que las válvulas lineales funcionan elevando o bajando un obstructor de flujo, como una puerta, un globo o un diafragma. Las válvulas rotativas normalmente requieren sólo 90 grados de rotación para activar o desactivar el ciclo, mientras que las válvulas lineales requieren múltiples rotaciones del eje para mover el componente de cierre.
¿por qué debería considerar una válvula de activación/desactivación?
Las válvulas de activación/desactivación deben utilizarse en aplicaciones en las que la función prevista de la válvula es detener o iniciar el flujo de material. Las válvulas de activación/desactivación no deben usarse para modular el caudal.
¿por qué debería considerar una válvula de control?
Las válvulas de control deben utilizarse en aplicaciones en las que se requiera un control más preciso del flujo de medios, aunque no se recomiendan todas las válvulas de control para la regulación.
¿pueden usarse todas las válvulas lineales como válvulas de control?
No; las válvulas de compuerta, por ejemplo, no se recomiendan para aplicaciones de control y están diseñadas para estar completamente abiertas o completamente cerradas.
¿por qué algunas válvulas son más caras que otras?
El costo está influenciado por una amplia variedad de factores, incluyendo materiales de construcción, procesos de fabricación y la complejidad del diseño. Hay muchas características y opciones diferentes que pueden influir en el costo también. Por ejemplo, las válvulas accionadas generalmente serán mucho más caras que las válvulas manuales.
