Todo lo que debe saber sobre las válvulas de bola Orbit

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15/08/2022
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Las válvulas de bola pertenecen al grupo de las válvulas de cuarto de vuelta y pueden crear una dirección de 90 grados, que permite o detiene el flujo del medio mediante una herramienta en forma de bola presente en el interior de las válvulas. Para aplicaciones industriales, garantizan un cierre estanco y son fáciles de usar.

Las fábricas químicas, las minas y los entornos ajenos a las refinerías emplean con frecuencia válvulas de bola industriales de asiento metálico. Estas válvulas fabricadas por fabricantes de válvulas industriales certificadas se utilizan en procedimientos que requieren un aislamiento esencial, altas presiones, altas temperaturas, erosión, corrosión y abrasión. Consulte esta guía para saber más sobre válvula de bola de vástago ascendente orbital modelos. 

Qué es una válvula de bola orbital 

Válvula de bola de vástago ascendente Dombor Orbit
Fuente: Dombor

La válvula orbital es un tipo común de válvula de bola. El mecanismo de inclinación y giro de las válvulas orbitales evita el rozamiento de la junta. En las válvulas de bola, de compuerta y de tapón, el roce de la junta es la principal causa de fallo. Estas válvulas tienen juntas resistentes construidas principalmente de metal para mejorar su capacidad de funcionamiento en entornos exigentes y hostiles.

Líneas de flujo, conmutación de secadores, parada de emergencia, derivación y bloqueo, segregación de productos, aislamiento de aspiración y descarga son sólo algunas de las aplicaciones en las que las válvulas orbit son apropiadas. Las válvulas orbitales se emplean en diversas industrias, entre ellas las siguientes petroquímicade los sectores del gas y el petróleo.

Para ayudar a evitar el rozamiento de la junta, que es la principal fuente de desgaste en las válvulas de bola, las válvulas orbitales se construyen con funcionamiento de conmutación e inclinación. El núcleo de la válvula orbital se atasca inmediatamente contra el asiento cuando se cierra la válvula. La válvula mejora el cierre positivo cuando está en esta postura.

El núcleo se inclina lejos de su asiento cuando la válvula empieza a abrirse, lo que permite que el flujo de la línea circule por igual alrededor de la cara del núcleo. En las válvulas de bola convencionales, el flujo de fluido a alta velocidad localizado provoca un desgaste irregular del asiento, y esto ayuda a eliminarlo. A continuación, el núcleo gira para terminar en estado abierto.

Sin el raspado de la junta en cada cierre y apertura, se mejora el par bajo, el funcionamiento de la válvula y su fiabilidad a largo plazo. El cambio del volante comienza a disminuir el vástago cuando la válvula orbital está cerrada. Las ranuras de precisión del vástago actúan contra los pasadores guía estabilizados para provocar la rotación del núcleo y el vástago.

El vástago y el núcleo pueden girar para realizar una revolución de 90 grados sin que el núcleo toque el asiento mientras se sigue girando el volante. El giro final del volante fuerza mecánicamente el vástago hacia abajo. Ayuda a detener el flujo de fluido forzando el núcleo firmemente contra el asiento. 

Explicación del principio de funcionamiento de las válvulas de bola orbitales 

Todas las válvulas de bola orbitales incorporan un mecanismo de giro e inclinación de eficacia probada que evita el rozamiento de la junta, que es la principal causa de fallo de las válvulas. Cuando se cierra una válvula orbital, el núcleo se atasca mecánicamente contra el asiento para garantizar un cierre positivo.

El núcleo se aleja del asiento cuando se abre la válvula orbital, y el caudal de la línea se distribuye uniformemente por la cara del núcleo. Esto detiene el desgaste brusco del asiento que suele producirse en las válvulas de bola, compuerta y macho normales debido al flujo localizado a alta velocidad. A continuación, el núcleo vuelve a su estado totalmente abierto. 

El rozamiento de la junta se evita tanto durante la apertura como durante el cierre de la válvula, lo que se traduce en un funcionamiento sencillo y de menor par de la válvula y en un rendimiento fiable a largo plazo. Se puede confiar en el concepto de rendimiento orbital para producir un cierre positivo cuando no se pueden tolerar fugas en la válvula. 

El vástago baja al girar el volante para cerrar una válvula de bola orbital. El vástago y el núcleo girarán como resultado de la precisión con la que las ranuras en espiral del vástago interactúan con los pasadores guía fijos. El núcleo y el vástago giran 90 grados cuando el volante se gira continuamente sin que el núcleo entre en contacto con el asiento. El vástago queda mecánicamente encajado y la cuña queda firmemente presionada sobre el asiento en las últimas vueltas del volante.

Válvula de bola Orbit Gama de productos y opciones 

Las válvulas de bola orbitales se fabrican en diferentes tipos de tamaños, materiales, medidas y embellecedores para cumplir los requisitos de diversas aplicaciones.

  • Materiales

En función de las necesidades del servicio, se emplean acero al carbono, acero inoxidable dúplex, acero inoxidable, aleaciones con alto contenido en níquel y diversas sustancias específicas. Para aumentar la longevidad en entornos corrosivos, se prevén capas protectoras tanto en el interior como en el exterior.

  • Asientos

Para el servicio deseado, se eligen alternativas de asiento blando o metálico. Las válvulas sobreviven en entornos calientes y abrasivos, ya que sus juntas no se golpean entre sí y se cierran por compresión mecánica. 

  • Operación 

Puede elegir entre accionamiento eléctrico o manual. Las válvulas Orbit crean actuadores neumáticos de doble efecto, cierre por muelle y apertura por muelle. Se puede elegir entre actuadores eléctricos e hidráulicos. Existen numerosas opciones de instrumentación.

  • Opciones de personalización 

Las opciones de personalización incluyen chaquetas calientes, extensiones de volante, enclavamientos de seguridad, interruptores de fin de carrera con indicador de posición, pintura personalizada e inspección especial.

Características de la válvula de bola Orbit

Estas son las características estándar de la válvula orbital fiable que puede encontrar en el mercado. 

Sin raspaduras Entre las superficies de sellado 

En las válvulas de bola, de compuerta y de obturador convencionales, el desgaste del asiento se debe principalmente a la abrasión de la junta, que se erradica con el movimiento de giro e inclinación. 

Diseño individual de los asientos 

La válvula orbital elimina los problemas asociados a la presión atrapada entre etiquetas mediante el uso de un asiento individual fijo que sella en doble dirección.

Flujo máximo 

Las aberturas de puerto completas o reducidas producen altos números CV. Se mejoran tanto los problemas de erosión como la eficiencia de bombeo del sistema. 

Vida útil prolongada 

Las duraderas válvulas orbitales pueden sustituir a otras problemáticas válvulas de compuerta, de macho y de globo. La arquitectura de las válvulas orbitales ofrece ventajas de rendimiento que reducen los costes de mantenimiento y las paradas de planta. 

Envasado inyectable 

Para regular completamente las emisiones fugitivas durante el cuidado y mantenimiento en servicio, la sustancia de relleno del vástago se bombea a través del accesorio de empaquetadura.

Estructura de entrada superior 

La estructura de entrada superior facilita el mantenimiento al permitir el examen y la reparación en línea tras la despresurización del sistema.

Autolimpieza simple 

Antes de girar, doblar el cuerpo alejándolo del asiento provoca un flujo abrupto de 360 grados alrededor del exterior del núcleo. Sin depender de un área única y concentrada de flujo erosivo de alta velocidad, el flujo del producto lava cualquier material nuevo lejos del asiento. 

Dos guías de vástago 

El movimiento de elevación y giro del vástago se regula mediante fuertes pasadores guía y aberturas de vástago solidificadas.

Rendimiento a bajo par 

Al retirar el roce de la junta, se facilita la rotación de las válvulas orbitales.

Cierre automático de levas 

El ángulo de leva en el extremo más profundo del vástago proporciona un sellado accionado mecánicamente.

Núcleo resistente al desgaste Revestimiento duro 

La cara del núcleo está hecha de una sustancia resistente y pulida que puede soportar un uso exigente sin perder su integridad de sellado. Además, muestra resistencia al desgaste. 

Tipos de válvula de bola orbital

Válvula de bola de vástago ascendente orbital
Fuente: Youtube

He aquí los principales tipos de válvulas orbitales que todo el mundo debería conocer: 

Válvulas de bola de órbita manual 

En los modelos de válvulas orbitales manuales se utiliza un actuador manual para regular el caudal de fluido. Estas válvulas utilizan un mecanismo de volante manual para mejorar el control del caudal en lugar de requerir energía externa. Una serie de engranajes en el mecanismo de la válvula aumentan el par de producción en relación con el par de entrada que aplica el operador de la válvula.

La ventaja de las válvulas orbitales manuales es que son asequibles, fiables e independientes de fuentes de energía externas como la neumática y la eléctrica. Dado que estas válvulas son autónomas y utilizan el volante exacto para desbloquear y cerrar, al operario le resulta sencillo identificar la raíz de cualquier problema técnico o error.

Sin embargo, dado que no es posible automatizar las válvulas orbitales manuales, éstas deben accionarse siempre manualmente. Esto implicaría que un operario de la válvula tendría que estar presente para supervisar y controlar el correcto funcionamiento de la válvula. 

Válvulas de bola de órbita hidráulica 

Las válvulas hidráulicas orbitales utilizan fluidos a presión para regular el caudal del líquido. Estas válvulas emplean aceite o agua como líquido hidráulico. El pistón gira como consecuencia de la presión del fluido, regulando el caudal de éste. Las válvulas orbitales hidráulicas existen en versiones semiautomáticas y automáticas.

En comparación con las válvulas orbitales neumáticas del mismo tamaño, las válvulas orbitales hidráulicas suelen ser más robustas. Debido a la incompresibilidad del líquido, estas válvulas pueden lograr un control fino del fluido con poca pérdida de energía. Sin embargo, para mejorar el flujo de líquido, las válvulas de órbita hidráulicas requieren una tubería hidráulica adicional. Además, estas válvulas pueden presentar fugas de líquido hidráulico, lo que aumenta el riesgo de incendio. 

Válvulas de bola de órbita neumática 

Las válvulas de órbita neumática son aquellas que funcionan con aire comprimido. Estas válvulas funcionan aplicando presión de aire al pistón o diafragma que está sujeto al vástago de la válvula. Las válvulas de órbita neumáticas, a diferencia de las válvulas de órbita manuales, pueden estar total o parcialmente automatizadas.

Debido a su sutil diseño y fiabilidad, las válvulas orbitales neumáticas son la forma más popular de válvula orbital. Las ventajas de las válvulas orbitales neumáticas son su escaso o nulo riesgo de incendio, su diseño sencillo y fiable, su funcionamiento manejable y su bajo coste. Sin embargo, es posible que estas válvulas no funcionen bien a bajas velocidades. 

Válvulas de bola de órbita eléctrica 

Las válvulas que dependen de la electricidad para funcionar se conocen como válvulas de órbita eléctrica. En estas válvulas se utilizan motores eléctricos para transformar la energía eléctrica en energía mecánica suficiente para desbloquear y cerrar la válvula. Como pueden abrirse y cerrarse manual, automática o semiautomáticamente, las válvulas orbitales eléctricas son muy flexibles.

El motor de las válvulas orbitales eléctricas puede moverse en ambos sentidos y ayuda a engranar el vástago de la válvula. Las válvulas orbitales eléctricas tienen la ventaja de no necesitar líquido ni aire a presión y de poder proporcionar un par extremadamente alto para usos intensivos. Sin embargo, en comparación con las válvulas orbitales manuales y neumáticas, estas válvulas son muy costosas. Además, las válvulas orbitales eléctricas también son propensas a los cortes de energía y a los riesgos de incendio.

Piezas de válvulas de bola Orbit 

Estructura de la válvula de bola Orbit
Fuente: Google

La válvula orbital tiene varios componentes, y los principales se enumeran aquí. 

  • Vástago 

El vástago es una pieza robusta de acero u otros elementos metálicos. Se utiliza para unir el mecanismo interno de la válvula con su mecanismo de control externo. En pocas palabras, el vástago une el actuador y la válvula orbital.

  • Cuerpo de la válvula 

La carcasa exterior de una válvula orbital se denomina cuerpo de la válvula y sirve para almacenar las piezas interiores de la válvula. Para que el cuerpo de la válvula resista las tremendas presiones provocadas por el líquido que fluye, debe ser resistente. Por ello, el cuerpo de la válvula se fabrica con materiales como acero al carbono, latón y acero inoxidable.

  •  Capó 

La parte de una válvula orbital que cubre el cuerpo de la válvula es el bonete. Este componente se fija al cuerpo de la válvula mediante tornillos o tuercas y pernos. Al poner en marcha una válvula orbital, primero se introducen las piezas interiores en el cuerpo de la válvula y, después, se unen el cuerpo y el capó.

  • Actuador 

El actuador de una válvula orbital proporciona la potencia necesaria para abrir y cerrar la válvula. Puede ser un actuador hidráulico, eléctrico, neumático o mecánico. 

  • Rodamientos 

Los cojinetes se utilizan para aumentar el par de bajo funcionamiento, disminuir el desgaste y sostener el eje de la válvula orbital contra las tensiones. Para soportar la presión interna y el peso de los elementos, los cojinetes se construyen con materiales resistentes como el acero inoxidable. 

  • Junta antifuego 

Esta junta se utiliza para salvaguardar la válvula del fuego, especialmente cuando trabaja con materiales inflamables como el petróleo. Para fabricar las juntas se utilizan grafito y otras sustancias ignífugas.

Diafragma de válvula orbital 

Válvula de bola Orbit
Fuente: Google

Una válvula de membrana es un tipo de válvula que controla el flujo de líquido mediante una membrana adaptable. La válvula de membrana es otro nombre de la válvula de diafragma. La membrana flexible o diafragma responde a la presión, y este componente aplica fuerza para controlar, cerrar o desbloquear la válvula.

Una válvula de diafragma utiliza una técnica de "pinzamiento" para controlar el flujo de líquido a través de la válvula. Se conecta un compresor al diafragma y el vástago a este compresor. El operador de la válvula levanta el vástago para aumentar el caudal de líquido cuando es necesario. El compresor se eleva aún más como resultado del movimiento ascendente del vástago. El diafragma acoplado recibe más movimiento del compresor y comienza a elevarse también. 

Según las necesidades del operario, el caudal de líquido aumenta a medida que el diafragma se eleva. El operador gira el vástago y lo desplaza hacia abajo para reducir o cerrar el flujo de líquido. El compresor recibe el movimiento de este vástago y lo transmite a la membrana, comprimiéndola aún más por debajo y disminuyendo o bloqueando el caudal.

Además, algunas válvulas pueden estrangular los flujos de líquido. Por tanto, el diafragma está algo cerrado y algo abierto. La válvula de diafragma tiene los siguientes componentes principales: vástago, compresor, bonete y actuador. 

Ventajas e inconvenientes de la válvula de bola orbital 

Las válvulas de bola orbitales son adecuadas para una gran variedad de aplicaciones, como válvulas de conmutación de deshidratación por tamizado de mol, conmutación de secadores, aislamiento de contadores, líneas de flujo, segregación de productos, fluidos de transferencia de calor/aceite caliente, parada de emergencia, servicio de hidrógeno, bloqueo y derivación, aislamiento de succión y descarga, etc.  

Eche un vistazo a las principales ventajas e inconvenientes de las válvulas de bola orbitales. 

Ventajas de las válvulas de bola orbitales: 

  • Las válvulas de bola Orbit tienen un diseño sencillo que simplifica las reparaciones.
  • El rozamiento del asiento está ausente en las válvulas orbitales. 
  • Las válvulas de bola Orbit presentan una gran resistencia a la corrosión. 
  • Como estas válvulas no tienen fugas, hay menos residuos y degradación medioambiental. 
  • Las válvulas Orbit son resistentes a la abrasión.
  • Las válvulas orbitales tienen un diseño de entrada superior que facilita el acceso a ellas para repararlas y examinarlas en línea. 
  • Estas válvulas pueden utilizarse para transferir líquidos calientes o térmicos.
  • Estas válvulas pueden aplicarse durante una parada de emergencia. 
  • En función de las prioridades del cliente, pueden utilizarse varios actuadores para accionar las válvulas orbitales.
  • Las temperaturas de funcionamiento de estas válvulas oscilan entre -104 grados Celsius y 427 grados Celsius. 
  • Las válvulas orbitales disponen de una función de autolimpieza. 

Contras de las válvulas de bola orbitales: 

  • En comparación con otras válvulas, las válvulas de bola orbitales son relativamente caras.
  • Las válvulas de bola Orbit se emplean en aplicaciones sensibles en las que se requiere un funcionamiento correcto para evitar crear daños medioambientales irreparables, como las utilizadas en el sector petrolífero.

¿Qué factores hay que tener en cuenta al adquirir válvulas de bola Orbit? 

He aquí algunos factores que hay que tener en cuenta al adquirir válvulas de bola orbitales para requisitos industriales. 

  • Temperatura 

Las válvulas orbitales pueden funcionar en diversos rangos de presión. Sin embargo, los fabricantes de válvulas orbitales las dotan de un rango de temperatura de funcionamiento determinado. Conocer las temperaturas máxima y mínima del medio es crucial antes de comprar las válvulas orbitales. Las temperaturas elevadas podrían dañar la válvula. Por otro lado, es posible que la válvula se congele a temperaturas extremadamente bajas.

  • Presión nominal 

Los fabricantes de válvulas orbitales diseñan sus válvulas con diferentes resistencias para adaptarse a distintos niveles de presión. Por eso, antes de elegir una válvula orbital, hay que tener en cuenta la presión a la que estará sometida. Dependiendo de la cantidad de presión que vaya a ejercer el medio, se puede especificar. La válvula orbital resultará dañada o el operario de la válvula resultará dañado si la fuerza de presión del fluido es superior a la fuerza de la válvula. 

  • Fuente de alimentación para la válvula orbital 

La apertura y el cierre de una válvula orbital requieren cierta potencia a fin de proporcionar un efecto de giro para cerrar o abrir la válvula. El actuador a utilizar viene determinado por la fuente de energía. Por tanto, elija la válvula orbital en función del tipo de actuador disponible: manual (accionado a mano), neumático, hidráulico o eléctrico. 

  • Tamaño de la válvula 

Es fundamental conocer el tamaño de la válvula para poder adquirir una válvula orbital que se adapte sin problemas a los demás componentes de bombeo. Además, esto evitará la necesidad de modificar el sistema de tuberías o garantizará que la válvula orbital no colisione con otras piezas del sistema de tuberías.

  • Condiciones medioambientales 

En esta situación, la válvula puede estar expuesta a elementos que podrían perjudicar su funcionamiento, como calor o frío extremos y medios corrosivos. Si la válvula funciona con materiales volátiles como el petróleo, un ambiente caliente podría dañarla o incluso incendiarla. La congelación puede producirse a temperaturas extremadamente bajas. Las sustancias corrosivas pueden debilitar el cuerpo de la válvula dañando los componentes exteriores de la misma, como tornillos, tuercas y pernos.

  • Peso y asistencia

Hay que tener en cuenta el peso y el soporte de la válvula orbital. Algunas válvulas son bastante pesadas, lo que puede suponer una gran carga para otras piezas de bombeo y, a la larga, provocar su rotura.  

Cuáles son las distintas averías de las válvulas de bola orbitales 

Eche un vistazo a la siguiente lista de problemas de la válvula de bola orbital. 

1. Rotura estructural 

  • Mango roto

Puede ser el resultado de actividades congeladas o de un efecto externo. Para solucionarlo, es vital especificar y rectificar el origen del problema. 

  • Vástago roto 

Este problema puede surgir debido a efectos externos o a operaciones congeladas. Compruebe los criterios de solución de movimiento congelado y la causa del fallo de impacto. 

  • La conexión final está rota. 

Puede deberse a una mala alineación o a un impacto exterior. Asegúrese de que la alineación del sistema es correcta. 

2. El cuerpo está roto

  • Desajuste del sistema

Es fundamental comprobar que el sistema está correctamente alineado. 

  • Presión interna excesiva 

Asegúrese de que la presión interior es la misma que la indicada por el fabricante de la válvula orbital. 

  • Ataque químico 

Es necesario comprobar si el producto químico que trabaja en la válvula orbital muestra compatibilidad con las sustancias interiores de las válvulas para impedir un ataque a la válvula. 

3. Fugas internas 

  • Daño térmico. 

Tiene el potencial de distorsionar la válvula de órbita. Inspeccione el rango de temperatura de funcionamiento de la válvula orbital junto con las fuentes de calor exteriores generadas por el diseño del sistema. 

4. Dificultad para cerrar o abrir la válvula 

  • Obstáculo interno o acumulación de sedimentos 

Despegue la válvula orbital para inspeccionar si hay depósitos de basura, sólidos o sedimentos. Asegúrese de ordenar estas sustancias y vuelva a instalar la válvula una vez más. 

5. La válvula orbital no cierra

  • Sentido de giro erróneo 

Inspeccione el cierre de la dirección de la válvula según las directrices e instrucciones del fabricante. 

  • Automatización defectuosa 

En el caso de las válvulas orbitales automatizadas, el problema puede surgir a causa de actuadores defectuosos. En el caso de una válvula semiautomática, lo mejor es utilizar un sistema manual para cerrarla. 

Conclusión 

Las válvulas de bola Orbit se utilizan en todo el mundo en aplicaciones de aislamiento vitales porque son adecuadas para aplicaciones que exigen un funcionamiento sin fugas y sistemático. Gracias a su función de inclinación y giro, estas válvulas evitan el rozamiento de las juntas, que es la principal causa de fallo de las válvulas. El rozamiento de la junta se evita tanto durante la apertura como durante el cierre de la válvula, lo que da como resultado un funcionamiento sencillo y de bajo par de la válvula y un rendimiento fiable y constante a lo largo del tiempo. 

A la hora de comprar válvulas de bola orbitales, es fundamental tener en cuenta algunos factores, como el rango de temperatura, la presión nominal, el peso total y el soporte, la fuente de alimentación de la válvula de bola orbital y las condiciones ambientales. Asegúrese de ponerse en contacto con un fabricante de válvulas de bola industriales para adquirir al por mayor válvulas de bola orbitales adecuadas a las necesidades de su empresa.

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