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06/09/2022
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¿Qué son las válvulas de bola industriales? 

Válvula de bola de muñón
Fuente: Dombor 

Una válvula de bola industrial es una válvula de movimiento rotativo con un giro de 90 grados que controla el caudal haciendo pivotar un disco con forma de bola. El puerto de la bola permite el flujo cuando está alineado, pero cuando la válvula gira 90 grados, el componente sólido de la bola cierra el flujo.

La mayoría de las válvulas de bola son de acción rápida y se desbloquean girando la maneta 90 grados. Sin embargo, cuando es necesario abrir o cerrar una válvula de gran tamaño con mucha fuerza, se emplea un actuador accionado por engranajes. Con esta configuración, un pequeño volante puede controlar una válvula de gran tamaño. 

Las válvulas de bola industriales se emplean con frecuencia en aplicaciones en las que es necesario un cierre hermético y tienen caídas de baja presión. Incluso cuando el medio tiene un gran volumen, presión o temperatura, su giro de 90 grados facilita su manejo. Debido a su larga vida útil, son muy rentables. Para gases o líquidos con partículas diminutas, son adecuadas las válvulas de bola.

¿Cómo funcionan las válvulas de bola industriales? 

Válvula de bola 3
Fuente: Unsplash

Las válvulas de bola industriales utilizan bolas huecas que dejan pasar el flujo cuando están en posición abierta, pero aíslan cuando se cierran. Un husillo que se desliza en una ranura fresada en la bola hueca acciona la bola, que se abre y se cierra mediante una palanca. Las juntas de cuello del cuerpo de la válvula rodean y sellan el vástago de la válvula de bola para impedir cualquier fuga. 

Entre la bola y ellos se colocan dos asientos de cuerpo o bola que garantizan una estanqueidad eficaz. Ofrecen una acción limpiadora y eliminan las partículas en suspensión de la superficie de la bola a medida que ésta se abre y se cierra entre los asientos. Hay que tener en cuenta que sustancias abrasivas desgastará los asientos y la superficie de la bola, provocando en última instancia fugas.

El material denso, fibroso o fibroso puede impedir el cierre de la bola. El tipo más popular de válvula de bola tiene una construcción de dos vías que permite que el flujo se mueva de la entrada a la salida. Las válvulas de bola de tres y cuatro vías permiten diferentes direcciones de flujo.

Comienza el flujo: El actuador gira 90 grados en el sentido de las agujas del reloj para iniciar el flujo de fluido. El vástago gira al girar y la bola es girada por el vástago. El flujo empieza a través de la válvula cuando el orificio de la bola está paralelo a la dirección del flujo de fluido. 

Detener el flujo: El actuador gira 90 grados en sentido antihorario, y el vástago gira de forma similar en sentido antihorario para detener el flujo. La bola detiene completamente el flujo de líquido al girar 90 grados en sentido antihorario.

Estrangulando el flujo: Para estrangular el flujo, la bola se mantiene en posiciones algo abiertas y algo cerradas. En circunstancias de alta caída de presión, si la válvula parcialmente abierta se dejara abierta durante un largo período de tiempo, los asientos blandos se inclinarían a fluir alrededor del borde del orificio de la bola y quizás bloquearían la bola en esa posición indefinidamente.

¿Cuáles son los distintos tipos de válvulas de bola industriales? 

Válvula de bola de entrada superior Dombor
Fuente: Dombor 

Estos son los diferentes tipos de válvulas de bola fabricadas por un fabricante de válvulas industriales que se utilizan en diferentes aplicaciones industriales. 

  • Válvulas de bola flotantes

En un válvula de bola flotante, los dos asientos elastoméricos se condensan contra la bola para mantenerla en su sitio. Dentro del cuerpo de la válvula, la bola puede flotar libremente. La bola puede pivotar un cuarto de vuelta ya que el vástago está unido a una ranura en la parte superior de la bola. Debido a la presión aplicada a la bola desde aguas arriba, el vástago permite cierto movimiento lateral de la bola.

Este ligero movimiento lateral coloca la carga sobre la bola, presionándola contra el asiento de la válvula y aumentando la estanqueidad de la válvula. Este tipo de válvula puede cerrar en ambas direcciones. Cuando la presión aguas arriba es elevada, el funcionamiento de la válvula flotante resulta complicado. 

  • Válvulas de bola montadas en muñón

El problema del par excesivo que necesita una válvula de tipo flotante en servicio de alta presión puede resolverse con un válvula de bola montada en muñón. Un eje corto funciona de forma similar al muñón fijado en el cuerpo, que es un accesorio. El vapor y la bola funcionan juntos en esta configuración. Dos asientos elásticos o flotantes que están en contacto continuo con la bola sirven de soporte de ésta. El requisito de par de trabajo se reduce en los diseños de bola de muñón. Como resultado, se reduce el tamaño del actuador y el precio total de la válvula.

  • Válvulas de bola de cuerpo totalmente soldado

La construcción de válvulas de bola de cuerpo totalmente soldado disminuye las posibles vías de fuga, elimina las bridas del cuerpo y aumenta la resistencia a las tensiones de las tuberías. Al haber menos vías de fuga, son ventajosos en aplicaciones de vacío y emisiones fugitivas. Los accesorios de inyección de sellante proporcionan acceso directo a cada anillo de asiento. Esto permite al técnico rellenar regularmente el nivel de lubricante en el mecanismo de inyección de sellante de la válvula.

  • Válvulas de bola de una pieza

Un cuerpo de fundición de una sola pieza aloja los componentes internos de una válvula de bola de una sola pieza. Ya no existe la posibilidad de que la válvula se desborde con el fluido. Las válvulas de bola de una pieza de menor diámetro son asequibles. El tipo más típico de válvula de bola es el que está soldado. Sin embargo, si se rompe, no se puede desmontar para limpiarla o repararla. 

Debido a ello, sólo se emplea cuando existe un bajo riesgo de formación de moléculas y una necesidad mínima de desinfección. Por el contrario, las válvulas de bola de una pieza dañadas requieren el uso de herramientas especializadas y pueden limpiarse, ajustarse y revisarse.

  • Válvulas de bola de dos piezas

Se utiliza una válvula adicional de dos piezas además del plan de una sola pieza para válvulas de paso reducido y FB con diámetros superiores a 6″. El espárrago del cuerpo, que se compone de dos secciones como parte de un diseño de dos piezas, mantiene la bola en su lugar. En este momento, sería adecuado un diseño de paso total o reducido. 

  • Válvulas de bola de tres piezas

Un diseño de tres piezas presenta una única pieza central, dos piezas finales y dos piezas finales para el cuerpo. Las válvulas de bola con una construcción de tres piezas son las más fáciles de mantener. Para realizar cualquier trabajo de instalación o mantenimiento en la válvula, el cuerpo se puede girar utilizando el último perno del cuerpo como punto de apoyo retirando todos los pernos del cuerpo. El tiempo de inactividad para el mantenimiento se reduce drásticamente gracias a esta funcionalidad.

  • Válvulas de bola de vástago ascendente 

Una válvula de bola con un vástago largo que se extiende por encima del cuerpo de la válvula se conoce como válvula de bola de vástago ascendente. Para aplicaciones que requieren tanto la apertura como el cierre del flujo de fluido, una válvula de bola de vástago ascendente se emplea. La mayoría de las válvulas de bola de vástago ascendente son metálicas e ignífugas. El rango de temperatura de las válvulas de bola de vástago ascendente oscila entre -200 grados Celsius y 815 grados Celsius. Las válvulas de bola de vástago ascendente están fabricadas para mover la bola y el asiento sin causar fricción, y sólo requieren un par de torsión mínimo para abrirse y cerrarse.

  • Válvulas de bola con bridas 

Las válvulas de bola con bridas se identifican por la forma en que están conectadas. A través de bridas, que a menudo se crean de acuerdo con una norma particular, los puertos se unen a un sistema de tuberías. Estas válvulas conservan un diseño de paso total, lo que a menudo se traduce en un elevado caudal. Estas válvulas de bola están compuestas de hierro fundido, acero o acero inoxidable y tienen dos, tres o cuatro puertos.

  • Válvulas de bola de paso total 

Las válvulas de bola con puerto completo o agujero completo cuestan más que otras versiones. Como el orificio de esta válvula de bola es de tamaño idéntico al de la tubería, la bola más grande de la válvula de bola de paso total reduce la pérdida por fricción. Las válvulas de bola de paso total tienen un caudal sin restricciones a pesar de su mayor tamaño. Las válvulas de bola de paso total se utilizan con frecuencia en sistemas con altos coeficientes de caudal y mínimas caídas de presión para aplicaciones de estrangulación.

  • Válvulas de bola V-Port

La forma del asiento o de la bola está representada por la V en el campo válvula de bola v-port. Gracias a la válvula de bola, es posible gestionar mejor la apertura y el cierre. La característica de flujo de este tipo es casi lineal. Dado que este tipo de líquidos dañan rápidamente una válvula normal, las altas velocidades de los líquidos empleados con este tipo de válvulas de bola obligaron a los diseñadores a crear una construcción generalmente más duradera para ellas.

  • Válvulas de bola de puerto estándar

La válvula de bola de puerto estándar conserva un puerto y una bola más pequeños que la válvula de bola de puerto completo. Debido al tamaño del tubo, es menos costosa pero tiene un caudal un poco reducido. A pesar de ser menos caras, soportan mayores caídas de presión que otros tipos de válvulas de bola. Al igual que las válvulas de paso total, las válvulas de paso estándar son excelentes para sistemas con grandes coeficientes de caudal.

  • Válvulas de bola multipuerto

Las válvulas de bola multipuerto conservan tres o cuatro vías y un orificio central con forma de L a T. Cualquier par de puertos puede conectarse mediante válvulas en T, y los puertos laterales pueden conectarse al puerto central mediante una válvula en L. La entrada de una válvula de bola multipuerto suele ser ortogonal al plano de salida. Las válvulas de bola de 4 vías tienen dos puertos en X, que son aberturas en forma de L en la bola. 

  • Válvulas de bola de paso reducido 

El área de flujo a través de la válvula es menor que la tubería, y el flujo a través de la válvula es un tamaño de tubería menor que el tamaño de tubería de la válvula. Estas válvulas también se denominan válvulas de bola de paso reducido, RB o de paso reducido. La tubería tiene una pérdida de presión cuando se utiliza este tipo de válvula de bola. 

  • Válvulas de bola de entrada superior

Los cuerpos de acero fundido suelen utilizarse en la producción de válvulas de bola de entrada superior. La estructura de estas válvulas es monolítica, ya que están fabricadas de una sola pieza. Debido a sus cuerpos de fundición, las válvulas de bola de entrada superior necesitan más pruebas no destructivas que las de entrada lateral. Los largos plazos de entrega son consecuencia de los procesos de fundición necesarios para fabricar el cuerpo. Las válvulas de entrada superior pueden montarse, desmontarse, repararse o someterse a mantenimiento sin tener que retirar la válvula de la tubería extrayendo la tapa del bonete.

  • Válvulas de bola de entrada lateral

Las válvulas de entrada lateral de ensamblaje de dos o tres piezas están fabricadas con cuerpos de acero forjado. Válvulas de bola de entrada lateral son más sencillas de construir y montar que las válvulas de entrada superior, que requieren más destreza y artesanía para funcionar adecuadamente. En comparación con las válvulas de entrada superior, son menos caras. En este diseño, el cuerpo de la válvula se divide en dos o tres secciones. La sección más grande del cuerpo tiene una bola, anillos de asiento, un vástago y otros elementos internos que se fijan con pernos en su interior. 

  • Válvulas de bola segmentadas

La bola de una válvula de bola segmentada tiene una muesca en forma de V. La rotación de la bola es lo que determina la eficacia de la válvula para controlar el caudal. La rotación de la bola es lo que determina lo bien que una válvula de bola segmentada controla el caudal. Además, presenta una gran capacidad de cierre. La característica de caudal de una válvula de bola segmentada se asemeja a una característica de caudal de igual porcentaje. A medida que la bola se desplaza hacia su posición de apertura total en una válvula de bola segmentada, el caudal aumenta exponencialmente.

  • Válvulas de bola de asiento blando 

La mayoría de las aplicaciones están suficientemente cubiertas por válvulas de bola de asiento blando y no metálico. A sustancia termoplástica como PTFE, NBR, etc., se utiliza en válvulas de bola de asiento blando. Las juntas poliméricas pueden verse sometidas a grandes esfuerzos por los medios abrasivos, la alta presión y la temperatura, lo que puede provocar daños. Por ello, en los años 60 se crearon las válvulas de bola de asiento metálico. 

  • Válvulas de bola de asiento metálico 

Metales como 316 SS, Monel, etc., se utilizan como material del asiento en válvulas de bola de asiento metálico. Las ventajas que ofrece una válvula de bola de asiento metálico son cierre tenso, ausencia de atascos, manejo suave, resistencia adecuada a la corrosión y al desgaste, amplio rango de temperaturas, elasticidad bajo presión, etc.

  • Válvulas de bola con venteo

En términos de diseño y funcionalidad, una válvula de bola ventilada es comparable a una válvula de bola estándar, con la excepción de que tiene pequeños orificios encajados en su lateral. Cuando la válvula está cerrada, el orificio se dirige hacia la dirección de salida de la válvula. El orificio perforado se emplea para liberar los gases atrapados que provocan una acumulación de presión interna en el interior de la válvula, impidiendo las fugas, el fallo de la válvula y el estallido.

  • Válvulas de bola de accionamiento manual

Las válvulas de bola de accionamiento manual tienen un diseño sencillo y son fáciles de utilizar. En este estilo, la válvula se abre y se cierra girándola un cuarto de vuelta. El inconveniente de esta acción rápida es que puede aumentar el riesgo de golpe de ariete. Algunas válvulas de bola se suministran con un actuador que puede ser eléctrico o eléctrico. motor neumático. Estas válvulas pueden utilizarse para el control de caudal o para funciones de encendido y apagado. Un posicionador es otro componente de una válvula neumática de control de caudal que convierte la señal de control en la posición adecuada del actuador y la apertura de la válvula. 

  • Válvulas de bola forjadas

Las válvulas de bola forjadas se fabrican triturando los metales y aleaciones cuando aún están en estado sólido. El calentamiento o la utilización de grandes equipos de tamaño industrial que aplican tensiones de compresión sobre los materiales inclinan los metales y aleaciones. Las válvulas de bola forjadas pueden construirse a partir de sustancias como el latón y el acero inoxidable.

  • Válvulas de bola hidráulicas

Por su elevada presión de servicio y su resistencia al aceite hidráulico y de calefacción, las válvulas de bola hidráulicas están especialmente creadas para sistemas hidráulicos y de calefacción. El material utilizado para fabricar estas válvulas es acero o acero inoxidable. Los asientos de estas válvulas están fabricados de polioximetileno, que funciona bien en situaciones que requieren tanto alta presión como baja temperatura. Las válvulas de bola hidráulicas tienen una presión máxima de funcionamiento de 500 bares y una temperatura máxima de 80 grados centígrados.

  • Válvulas de bola estándar o roscadas

La carcasa, los asientos, la bola y la palanca para girar la bola componen una válvula de bola típica. Consisten en válvulas de dos, tres o cuatro puertos que pueden tener roscas hembra o macho, o una mezcla de ambas. El tipo de válvula más popular son las válvulas roscadas, que presentan una amplia gama de variaciones, como válvulas de bola pequeñas, válvulas de bola en ángulo, válvulas de bola ISO-top y válvulas con filtros o puntos de purga incorporados.

  • Válvulas de bola rellenas de cavidades

El asiento de una válvula de bola con cavidad sella el espacio entre la bola y el cuerpo. Como resultado, ya no hay posibilidad de que con el tiempo queden atrapados medios o se acumulen partículas alrededor de la bola, lo que podría contaminar el líquido o impedir que fluyera. Las válvulas de bola con cavidad son más fáciles de mantener y lavar. Son útiles en campos en los que la higiene es esencial, como el farmacéutico, el alimentario y el de bebidas, industrias de bioprocesamientoetc. 

  • Válvulas de bola de pistón simple y asiento con efecto

Los asientos de las válvulas de bola son forzados contra la bola por la carga del muelle. Los asientos son empujados hacia atrás, y la presión en la línea se libera a medida que la presión de la cavidad del cuerpo supera la carga del muelle. Si ambos asientos de la válvula de bola tienen acción de un pistón, habrá un alivio de cavidades en el lado aguas abajo.

  • Válvulas de bola de doble pistón y asiento con efecto 

En las válvulas de bola de doble pistón con asiento de efecto es necesario un mecanismo de alivio de presión de la cavidad para reducir la presión dentro de la cavidad del cuerpo. En este diseño de asiento, la presión de la cavidad del cuerpo y la presión del medio se combinan para producir un empuje que fuerza los anillos del asiento contra la bola. 

Factores a tener en cuenta al seleccionar una válvula de bola industrial 

Válvula de bola industrial
Fuente: Dombor 

Consulte los principales factores que hay que tener en cuenta a la hora de elegir válvulas de bola industriales para aplicaciones industriales. 

Tipo de medio 

El tipo de material de la válvula a utilizar dependerá de las propiedades del líquido o gas a regular. Politetrafluoroetileno y los alcanos perfluoroalcoxi son excelentes opciones para controlar compuestos corrosivos o agresivos, ya que pueden tolerar estas circunstancias. Para obtener el máximo nivel de seguridad al controlar gases a presión, es fundamental utilizar válvulas metálicas.

Tipo de operación 

La válvula de bola industrial dispone de opciones de control manual, eléctrico o neumático.

  • Si dispone de poco presupuesto, no necesita electricidad ni aire a presión durante la instalación, o si no requiere automatización, lo mejor es elegir una válvula de bola manual. 
  • En comparación con las válvulas de bola neumáticas, las válvulas de bola eléctricas tienen un coste inicial mayor, pero unos gastos operativos reducidos.
  • Las válvulas de bola neumáticas se utilizan para válvulas de mayor tamaño, ya que tienen un par más elevado. 

Sello 

En una válvula de bola hay dos juntas. En la entrada y la salida, los anillos de asiento se sitúan alrededor de la bola, y una junta tórica sella el vástago. Los anillos de asiento suelen ser de PTFE. El material de sellado de ambas juntas debe ser adecuado para el medio líquido de la aplicación.

Circuito Función 

Según el número de puertos, las válvulas de bola industriales pueden mantener funciones de circuito de 2, 3, 4 ó 5 vías. Las válvulas de bola de 2 vías ofrecen un paso directo del caudal desde la entrada hasta la salida. Para diversas aplicaciones, una válvula de bola de 3 vías con un puerto en T o en L permite mezclar, distribuir o redirigir la dirección del caudal. Los cuatro puertos de una válvula de bola de 4 vías son L, T, X y recto. Las válvulas de bola de 5 vías tienen doble orificio L perpendicular y son relativamente raras. 

Temperatura 

Asegúrese de que el material de la válvula industrial puede resistir las temperaturas mínimas y máximas requeridas para el funcionamiento. El rango de temperatura de una válvula de bola viene determinado principalmente por el material de la carcasa y la junta.

  • La válvula de bola de latón puede soportar temperaturas de entre -20 grados Celsius y 60 grados Celsius (-4 grados Fahrenheit y 140 grados Fahrenheit), respectivamente.
  • La válvula de bola de PVC puede soportar temperaturas de entre -10 y 60 grados Celsius (14 y 140 grados Fahrenheit, respectivamente).
  • La válvula de bola industrial inoxidable puede soportar temperaturas de entre -40 y 220 grados Celsius (o -40 y 428 grados Fahrenheit), respectivamente.

Presión 

Verifique que la válvula de bola industrial puede resistir las presiones mínima y máxima del sistema. El rango de presión de la válvula de bola depende del material de la carcasa. Las carcasas de latón, PVC y acero inoxidable suelen tener los valores más altos de presión máxima.

Mantenimiento 

Las válvulas de bola son uno de los tipos de válvula más fáciles de reparar y resisten los atascos, por lo que su mantenimiento es sencillo. Las válvulas de bola también pueden adquirirse en diseños de tres piezas, que incluyen un cuerpo y dos tapas. Esto evita que la tubería se cierre durante el mantenimiento, ya que la parte del cuerpo principal puede despegarse fácilmente para su limpieza sin necesidad de retirar las tapas de los extremos de la tubería. Por lo tanto, los diseños de válvula de bola de tres piezas son fáciles de mantener y limpiar.

Conclusión

Conocer los distintos tipos de válvulas de bola ayuda a las personas a tomar decisiones adecuadas en relación con los modelos de válvulas de bola idóneos para sus aplicaciones industriales. ¿Está dispuesto a aprender más sobre estas válvulas y desea comprarlas? En ese caso, contacto Domborun fiable fabricante de válvulas de bola industriales

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