Válvulas: Conocimientos básicos sobre sus 5 principales diseños

En el mercado existen diferentes diseños de válvulas que se utilizan para controlar un fluido a través de una tubería; cortando, derivando o modulando su paso.

Los distintos diseños de válvulas cubren diferentes requerimientos de operación. Antes de seleccionar un tipo de válvula y sus materiales de construcción se debe tener en cuenta la presión de operación, temperatura, caudal, medio ambiente, condiciones (Fire Safe, UL, etc) y requerimientos de operación.

1. Válvula de Compuerta

Las válvulas de compuerta son utilizadas para cortar o abrir el paso a un fluido, usualmente líquido. Su diseño bidireccional permite instalarlas en cualquier sentido. Estas válvulas sólo deben ser utilizadas para servicios de abrir o cerrar (ON-OFF) y deben de encontrarse siempre totalmente abiertas o totalmente cerradas. Ya que, al estar en una posición intermedia se genera una palanca en el vástago que puede llegar a deformarlo, dejando la válvula inoperativa; además, se genera mucha cavitación debido a la turbulencia producida por el espejo de la válvula ubicado a media carrera.  

Las válvulas de compuerta se clasifican según el diseño de la cuña (espejo, compuerta), sus principales diseños son los siguientes:

Cuña Sólida, este diseño es el más antiguo, utilizado en aplicaciones donde no se requiere de un gran nivel de hermeticidad. Usualmente asiento metal-metal.

Cuña flexible, es la evolución de la cuña sólida, permite un mejor nivel de sello ya que la cuña ingresa en una cavidad del cuerpo de la válvula (asiento) flexionándose una hacia la otra y por efecto de la propiedad de elasticidad de los metales genera presión sobre el asiento, garantizando un mejor sello que la cuña sólida. Es utilizada en fluidos líquidos y viscosos, con bajo porcentaje de sólidos en suspensión.

Cuña resiliente, esta cuña es la más utilizada para la conducción de agua y agua residual ya que permite un nivel de hermeticidad de 99% o superior. Toda la cuña es recubierta con un elastómero que se amolda al cuerpo de la válvula (asiento) logrando el sello. Este elastómero debe de ser de EPDM para aplicaciones de agua limpia y NBR (Nitrilo) para agua residual.

2. Válvula de bola

Las válvulas de bola son las válvulas bidireccionales más utilizadas en las aplicaciones industriales de diámetros pequeños ya que permiten un alto nivel de hermeticidad y una fácil operación. Las válvulas llevan doble asiento en forma de anillo, uno a cada extremo de la bola dando un doble nivel de confiabilidad de sello. El material y diseño debe de ser seleccionado de acuerdo a cada aplicación.

Pueden ser de paso total o de paso reducido. Las válvulas de paso total son utilizadas totalmente abiertas o totalmente cerradas (ON-OFF) y no generan interrupciones en su posición abierta. Las válvulas de paso reducido, en cambio, si son utilizadas para modular el paso del fluido, sin embargo generan una caída de presión considerable; inclusive en su posición totalmente abierta.

Las válvulas de bola se clasifican en 2 grandes grupos:

Válvulas de bola flotante: Esta es la válvula de bola por excelencia, la encontramos desde las aplicaciones industriales más exigentes hasta en los grifos de nuestros hogares, pueden ser de distintos materiales, de uno, dos o tres cuerpos.

Válvulas de bola guiada (Trunnion): Estas válvulas son utilizadas en aplicaciones de combustibles gaseosos donde la hermeticidad es clave para evitar cualquier fuga. Los asientos de la válvulas son presionados hacia la bola a través de un resorte (asiento energizado). Su diseño y pruebas siguen estándares API.

3. Válvulas de mariposa

Lás válvulas de mariposa son las más versátiles del mercado, pueden funcionar como una válvula ON-OFF o de servicio modulante y al igual que las válvulas de bola son de diseño bidireccional; aunque en algunos casos suelen tener un sentido de flujo favorito. Estas válvulas se clasifican según la convergencia de los centros de sus principales partes (disco,cuerpo,vástago,asiento):

Mariposa concéntrica: Es la más utilizada y simple del mercado, se llama concéntrica porque el cuerpo, disco y vástago convergen el mismo eje. El sello entre el disco y el asiento se da de forma puntual en todo el perímetro del disco. Son confiables y económicas. El material del asiento suele ser de un elastómero (EPDM/NBR/VITON) pero también se encuentran con asientos de teflón y otros materiales. Las encontramos en el mercado en 2 diseños: Wafer, para instalar entre bridas con espárragos y LUG, para ser instalada con pernos ajustados en el cuerpo de la válvula, esta última puede ser utilizada como fin de línea.

Mariposa excéntrica: Se le da este nombre porque los centros de los elementos de la válvula no convergen en un mismo eje. Este diseño de mariposa mejora el nivel de hermeticidad de la concéntrica ya que el sello no se da de forma puntual, sino que existe un área de sello entre el asiento y el disco. Su diseño es variado dependiendo de la aplicación. Para aplicaciones de agua potable se suele utilizar una mariposa doble excéntrica bridada, mientras que para aplicaciones industriales se puede utilizar una válvula de doble (High Performance) o triple excentricidad, de tipo LUG.

4. Válvula de globo

Lás válvulas de globo son las reguladoras por excelencia. Su diseño unidireccional permite regular presión, caudal, velocidad, evitar golpes de ariete, etc. Existen distintos tipos de válvulas de globo y su selección se debe hacer conforme a los requerimientos de cada aplicación.

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El principal factor para escoger una válvula de globo es el método de operación, estas pueden ser:

Manuales: Son reguladas de forma manual a través de un volante.

Automatizadas: Son reguladas por medio de un actuador, pueden ser eléctricos o neumáticos, en este último caso se utiliza un posicionador para regular la cantidad de aire al actuador.

Auto regulables (pilotadas): Abre o cierra dependiendo de las condiciones de la línea. Son utilizadas como válvulas reguladoras y/o sostenedores de presión, limitadoras de caudal, reductora de velocidad, etc.

5. Válvula de retención

Las válvulas de retención o también llamadas válvulas check se utilizan para evitar el retorno de un fluido, por este motivo su diseño es unidireccional. Son comúnmente utilizadas en estaciones de bombeo para evitar que, al apagar las bombas, el fluido que queda en la línea retorne.

Existen distintos diseños de válvulas check que deberán ser seleccionados según cada aplicación, los principales son:

Swing Check: Esta válvula cuenta con un disco tipo columpio (swing) que se abre con la presión de bombeo del fluido y se cierra con la contrapresión.

Duo Check: Las válvulas duo check cuentan con un disco partido (2 piezas) y con un resorte para que el cierre al momento de la contrapresión sea más rápido.

Piston Check: Las válvulas check tipo pistón son utilizadas para condiciones de bombeo de alta presión, usualmente cuando se utiliza una bomba de pistón. Cuentan con un resorte para su rápido accionamiento.

 

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