Guía de válvulas de diafragma y válvulas de bola | Dombor

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29/07/2022
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Los dispositivos mecánicos son válvulas, y son componentes fundamentales que permiten controlar el flujo de fluidos y la presión del sistema. Se utilizan sobre todo para controlar la cantidad de líquido que pasa por un determinado sistema o procedimiento, así como la dirección del flujo. Diversos tipos de válvulas se adaptan con fiabilidad a una amplia gama de aplicaciones industriales. 

Los componentes fundamentales de cualquier tipo de válvula son el cuerpo, el actuador, capóy la empaquetadura. Hemos incluido toda la información esencial en esta guía de válvulas de diafragma frente a válvulas de bola. Puede encontrar válvulas resistentes y de alta calidad en una tienda decente. proveedor de válvulas industriales

Qué es una válvula de diafragma

Válvula de diafragma
fuente: unsplash

Las válvulas de diafragma son válvulas de dos vías y pueden funcionar como válvulas de estrangulación y de cierre. En algunas aplicaciones de baja presión, las válvulas de diafragma ofrecen ventajas que no se consiguen con otros tipos de válvulas. Tienen pasos de fluido aerodinámicos que reducen la caída de presión. Incluso cuando se transportan fluidos con sólidos en suspensiónPresentan buenas cualidades de estanqueidad y son ideales para aplicaciones que requieren un estrangulamiento leve. 

Los componentes de funcionamiento de la válvula están separados de la corriente de líquido, lo que impide la contaminación del fluido y la corrosión del mecanismo de funcionamiento. La válvula es esencialmente estanca debido a la ausencia de una vía de fuga alrededor del vástago de la válvula. Esta característica hace que la válvula sea esencial en situaciones en las que no se pueden permitir fugas en el sistema. 

La sustancia del diafragma y la temperatura de servicio afectan a la presión máxima que pueden soportar estas válvulas. Las condiciones de servicio también afectan a la vida útil nominal de diseño de la válvula. Además, la presión de prueba hidrostática del sistema no debe ser superior a la presión absoluta nominal del diafragma.

Qué es una válvula de bola 

Válvula de bola de entrada superior
Fuente:Dombor

La válvula de bola es una válvula de cuarto de vuelta adecuada para gas limpio, aire comprimido y líquidos. También pueden utilizarse para el servicio de lodos, aunque deben tomarse precauciones para evitar la acumulación de suciedad. El uso de sustancias de asiento blando, como el nailon o los cauchos sintéticos, proporciona una capacidad de sellado excepcional, polímeros fluoradosy Delrin. 

Las válvulas de bola pueden utilizarse a temperaturas de servicio de entre 450 y 500 grados Fahrenheit (270 y 260 grados Celsius). Además, las temperaturas de servicio de los asientos de grafito pueden llegar hasta los 538 grados Celsius (1000 grados Fahrenheit) o más. Las válvulas se pueden utilizar en servicios a salvo de incendios, ya que tienen asientos con respaldo metálico. En términos de funcionamiento, las válvulas de bola son comparables a las válvulas de macho, y proporcionan un sellado hermético y no son vinculantes.

El cuerpo liso y el puerto del válvula de bola de acero inoxidable dan como resultado una resistencia mínima al flujo. Los cuatro tipos de cuerpo utilizados para crear válvulas de bola son: entrada lateral, entrada superior, cuerpo de tres piezas y cuerpo partido. Los extremos de la válvula pueden soldarse, soldarse a tope, soldarse por encastre, roscarse, embridarse o soldarse. Se fabrican tanto válvulas de bola de alta presión como de baja presión.

Válvula de diafragma frente a válvula de bola: Una comparación completa 

Aquí compararemos algunas de las características y funciones de la válvula de bola frente a la válvula de diafragma para ayudar a comprender las especificaciones y finalidades de estas válvulas. 

Tipos de válvulas 

He aquí los distintos subtipos de válvulas de bola y de diafragma. 

  • Válvulas de bola

Aquí hemos enumerado los diferentes tipos de válvulas de bola: 

  • El cuerpo en dos partes de la válvula de bola de cuerpo partido está formado por una tapa, una bola, anillos de asiento, un vástago y diversos componentes internos. 
  • En las válvulas de bola de entrada superior, la tapa de la válvula puede retirarse para acceder a las partes internas con fines de montaje, desmontaje, restauración o mantenimiento. 
  • Las válvulas de bola de entrada final están hechas de una sola pieza, tienen una bola que se inyecta desde un extremo y se mantienen en su sitio mediante un inserto. 
  • El vástago de la válvula de bola de cuerpo de tres piezas pasa a través de un orificio en la parte superior, y la parte central principal aloja todos los componentes internos de la válvula. 
  • El sellado del vástago en las válvulas de bola lubricadas o no lubricadas se realiza normalmente mediante prensaestopas atornillados y juntas tóricas.
  • Válvulas de diafragma 

Las válvulas de diafragma pueden dividirse en dos categorías: variantes de paso directo y de paso de presa. Las válvulas de diafragma pueden revestirse en el interior del cuerpo y las bridas de los extremos para utilizarlas en aplicaciones corrosivas. En función de la aplicación, pueden emplearse varias sustancias de revestimiento.

Construcción 

  • Válvulas de bola

El cuerpo de la válvula de bola, el obturador esférico y los asientos son sus partes principales. Existen tres modelos principales de válvulas de bola: de paso reducido, de paso total y de venturi. El diámetro interior de la válvula de paso total es idéntico al diámetro interior de la tubería. El puerto suele ser de un solo tamaño de tubería, inferior al tamaño de la línea en los tipos venturi y de puerto reducido.

Para sellar el vástago se utilizan juntas tóricas y prensaestopas atornillados. También se puede acceder a un sistema de sellado con lubricante para válvulas comparable al de las válvulas de obturador. En función de la cantidad de puertos y asientos de la válvula, una válvula de bola puede ser unidireccional, bidireccional o multidireccional. Por ello, las válvulas multipuerto de 2, 3, 4 o 5 vías son otras denominaciones de las válvulas de bola. 

  • Válvulas de diafragma 

Un diafragma adaptable sirve como barrera de presión primaria de una válvula de diafragma. Se compone de un cuerpo rígido con un vertedero en el recorrido del flujo, un compresor que empuja el diafragma contra el vertedero, y un bonete y un volante que sujetan el diafragma al cuerpo y accionan el compresor.

Las válvulas de diafragma se fabrican con diferentes conexiones finales, incluidos los extremos de junta de cemento disolvente para válvulas termoplásticas, los extremos roscados macho sanitarios, los extremos de abrazadera, los extremos roscados y los extremos embridados, roscados o roscados.

Función 

La principal diferencia entre el funcionamiento de una válvula de diafragma y una de bola es la forma en que la válvula regula el caudal. 

  • Válvulas de bola 

Las válvulas de bola suministran una esfera metálica que gira dentro y fuera del paso del caudal, y las mejores válvulas para el control de apertura y cierre son las de bola. Una bola metálica se coloca en un paso de caudal recto durante un cuarto de rotación para iniciar o detener el flujo. La bola hueca pivotante con orificios regula el caudal que pasa a través de ella. La válvula de bola gira a lo largo de un eje vertical al flujo mediante una transmisión que empuja la maneta de la válvula. 

  • Válvulas de diafragma 

Con un cuerpo de válvula y un asiento sobre el que se cierra el diafragma, la válvula de diafragma suministra un diafragma elastomérico adaptable. La válvula de diafragma ofrece un accionamiento de precisión y un cierre rápido. Aplica presión a una lámina flexible que reduce la anchura del recorrido del flujo de líquido. En comparación con otros tipos de válvulas, las de diafragma tienen el ciclo de vida más largo.

Flujo

La cantidad de galones por cada minuto de agua a 60 grados Fahrenheit que pasará a través de la válvula en una abertura particular con una caída de presión de 1 psi a través de la válvula se conoce como coeficiente de flujo de la válvula. El tamaño de la válvula que le permitirá pasar el caudal necesario manteniendo un control estable del líquido de procedimiento se elige utilizando el coeficiente. 

  • Válvulas de bola 

Una válvula de bola se puede utilizar para estrangular u operar el flujo o movimiento de medios a través de un sistema, además de detener y comenzar. El total de puertos presentes puede ser de uno a cuatro puertos, y los puertos de la bola pueden tener un diseño en forma de T o en forma de L. La forma en T permite el flujo en una sola dirección mientras el otro lado está cerrado o en dos direcciones simultáneamente. En una tubería en forma de L sólo es posible una dirección de flujo, y el puerto utiliza una válvula desviadora. 

  • Válvulas de diafragma

El caudal de una válvula de control depende de la amplitud de apertura de la válvula. El porcentaje lineal e igual puede utilizarse para calcular el caudal. La cantidad que se mueve el disco está precisamente relacionada con el caudal lineal. El caudal está al 50% del caudal final cuando el disco está abierto al 50%. El caudal proporcional está correlacionado con el cambio incremental en el porcentaje de apertura de la válvula.   

Materiales utilizados  

Las válvulas se diseñan utilizando una amplia variedad de materiales, según requiera su aplicación.

  • Válvulas de bola

Latón, bronce, aleaciones metálicas, hierro dúctil, acero inoxidable y otros tipos de acero, cobre, hierro fundido y plásticos como PVC y CPVC son algunos de los materiales más utilizados para las válvulas de bola. La mayoría de las bolas son de metal, y para el embellecedor se utiliza una sustancia elastomérica o plástico. Se utilizan diferentes sustancias elastoméricas, como Teflon® (TFE), Neopreno, Nylon, Buna-N y mezclas de materiales para crear válvulas de bola resistentes. asientos para válvulas de bola.

  • Válvulas de diafragma

Se pueden utilizar diversos materiales para crear diafragmas. El tipo de sustancia manipulada, así como la temperatura, la presión y la frecuencia de uso, influyen en la elección de la sustancia. Las sustancias elastoméricas para diafragmas son extremadamente resistentes a los productos químicos a altas temperaturas. 

Los materiales utilizados en las válvulas de diafragma son caucho butílico, caucho natural blanco, caucho natural/sintético, caucho nitrílico, caucho butílico, neopreno, Viton, Hypalon y butilo blanco. El cuerpo de una válvula de diafragma puede construirse a partir de una variedad de metales sólidos y aleaciones, plástico sólido, caucho, vidrio y materiales plásticos.

Dimensionamiento de válvulas

  • Válvulas de bola 

El mecanismo de dimensionamiento de las válvulas consiste en calcular el caudal a través del diámetro de la válvula. Las válvulas pueden tener dos aberturas de distinto tamaño para soportar una disminución de presión. En el caso de las válvulas de estrangulamiento, el dimensionamiento de las válvulas suele realizarse por este motivo.

  • Válvulas de diafragma

Al elegir una válvula de diafragma como dispositivo de estrangulación, el dimensionamiento es crucial. Los orificios de entrada y salida suelen tener el tamaño exacto, ya que el sistema abierto o cerrado no tiene caída de presión. En este caso, la cantidad de medio que fluye por el sistema y la coeficiente de caudal definir el tamaño de la válvula. 

A la hora de elegir el tamaño de la válvula, hay que tener en cuenta muchas variables. 

  • El tipo de fluido que va a controlar la válvula es lo primero. La viscosidad y el peso específico del medio influyen en el caudal. 
  • La presión absoluta de entrada, la temperatura y la presión de salida a carga absoluta vienen en segundo lugar. 
  • La cantidad máxima ocupa el tercer lugar, seguida de la mayor caída de presión contra la que debe cerrar la válvula. Se puede modificar el factor de la geometría de la tubería.

Diferentes aplicaciones 

  • Válvulas de bola

Las válvulas de bola ofrecen un funcionamiento sencillo y una larga vida útil. Pueden soportar elevados flujos de presión, velocidad y temperatura, y sus costes de fabricación son mínimos. En comparación con las válvulas de compuerta y de globo, se necesita menos fuerza para activar la válvula. Gracias a estas cualidades, las válvulas de bola son una opción habitual de control de procesos en aplicaciones industriales comunes. Además, no es fácil limpiar las válvulas de bola, por lo que no se utilizan mucho en aplicaciones del campo médico y de alimentación y bebidas. 

  • Válvulas de diafragma

En aplicaciones con líquidos corrosivos y abrasivos, las válvulas de diafragma se utilizan con frecuencia. Por ejemplo, las válvulas de diafragma se utilizan repetidamente en instalaciones químicas y eléctricas, así como en aplicaciones municipales, industriales y de aguas residuales. Las válvulas de diafragma también se utilizan mucho en los sectores de la pulpa, el papel y otros sectores relacionados con la generación y el control de lodos, como la minería del cemento y la producción de etanol.

Alcance

La capacidad de regulación es un factor crucial a la hora de elegir un tipo de válvula. Se describe como la gama de caudales que puede controlar un tipo específico de válvula. En ella influyen tres variables: la geometría de la válvula, las fugas del asiento y la precisión o rigidez del actuador cuando la válvula está casi cerrada.

La geometría del asiento y el cierre es fundamental, y una fuga grave del asiento puede hacer que la válvula se vuelva inestable al empujar fuera del asiento. Dependiendo de la forma y del actuador de la válvula, la rangeabilidad puede estimarse con facilidad. La rangeabilidad es de 20:1 si la válvula no es precisa al 5% de la carrera. Cuando la rangeabilidad aumenta, la válvula puede regular un amplio rango de caudales. 

Dado que varios sistemas no poseen una gama muy amplia de caudales, no es esencial que la válvula tenga la mayor rangeabilidad. La rangeabilidad de las válvulas de bola con muesca en V es de 200:1, mientras que la de las válvulas de globo es de 100:1. Una rangeabilidad alta suele significar una sensibilidad baja cuando la válvula se abre y disminuye cuando el elemento de cierre está a punto de cerrarse.

¿Son mejores las válvulas de bola que las de diafragma? 

Válvulas de diafragma
fuente:unsplash

En comparación con las válvulas de diafragma, las válvulas de bola son mucho mejores. Esto se debe a que las válvulas de diafragma tienen demasiados inconvenientes, lo que dificulta su uso. Por ejemplo, las válvulas de diafragma son ideales para ser utilizadas sólo en situaciones de presión moderada y rangos de temperatura modestos. 

Las válvulas de diafragma no son compatibles con las operaciones multivuelta. Además, estas válvulas no tienen dimensiones estándar cara a cara. Además, el cuerpo de las válvulas de diafragma debe estar preparado únicamente con una sustancia resistente a la corrosión. El único inconveniente de las válvulas de bola es que tienen elementos de estrangulación deficientes y son un poco difíciles de limpiar. 

Las válvulas de bola ofrecen una facilidad de manejo excepcional y son ideales para su uso en flujos a alta temperatura y alta presión. Ayudan a controlar y mantener el alto volumen y pueden funcionar incluso sin cargas laterales. La construcción dentada de estas válvulas asegura una larga vida útil. 

Con las válvulas de bola, es posible inspeccionar y reparar asientos y juntas incluso sin necesidad de retirar el cuerpo de las válvulas de la línea. Además, no necesitan lubricación. El coste de compra y mantenimiento de las válvulas de bola es relativamente menor. 

Cómo elegir entre válvula de diafragma y válvula de bola

A la hora de seleccionar una válvula, hay que tener en cuenta la composición química del caudal, la temperatura, el medio del sistema y la presión. También es importante conocer las normas de accionamiento y la velocidad de reacción de cierre prevista. 

Cuándo elegir válvulas de bola

Las válvulas de bola se recomiendan cuando se compran válvulas para las siguientes aplicaciones:

  • Para servicios con líquidos, gases y otros fluidos, desagües de punto bajo y respiraderos de punto alto. 
  • Aplicaciones que requieren un servicio hermético a las burbujas en aire, gas y líquido
  • Válvulas de raíz de dispositivo y aplicaciones de vapor 
  • Sistemas para agua de alimentación y de refrigeración

Cuándo elegir válvulas de diafragma 

Si su empresa tiene previsto adquirir válvulas para las aplicaciones enumeradas a continuación, lo mejor es elegir válvulas de diafragma: 

  • Aplicaciones para servicio de agua y aire limpios o sucios
  • Sistemas para agua desmineralizada
  • Aplicaciones relacionadas con la limpieza y el vacío 
  • Aplicaciones corrosivas 
  • Sistemas de gestión de residuos radiactivos en instalaciones nucleares
  • Sistemas de fabricación de productos farmacéuticos, cerveza y alimentos 

Conclusión 

Las válvulas de diafragma o de bola se utilizan para riego, control de procesos industriales y usos domésticos, como válvulas de encendido y apagado y lavadoras de ropa. Sin embargo, se recomienda seleccionar válvulas de bola o válvulas de diafragma en función de la aplicación concreta y sus regulaciones de temperatura y presión.

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