Tipos de Válvulas

Las válvulas pueden clasificarse según diferentes características:

Por la operatividad del obturador de la válvula

La forma como se desplaza el obturador define la geometría y modo de funcionamiento de la válvula.

Lineales (válvulas de movimiento lineal):El vástago de la válvula empuja el obturador mediante un movimiento lineal directo.

La mayoría de estas válvulas están actuadas por un actuador lineal o multigiro (también de movimiento lineal).Generalmente las válvulas lineales pasan a ser de tipo multigiro cuando en vez de ser operadas por un actuador, lo son de forma manual.

Multigiro (válvulas de movimiento lineal): El obturador se desplaza siguiendo un movimiento lineal provocado por el empuje que hace su eje al girar sobre una rosca.Pueden ser operadas manualmente o mediante un actuador tipo multigiro.

Tipos de válvulas: válvula anular, válvula de compuerta, válvula de diafragma, válvula de globo, válvula de cono fijo, válvula de aguja, válvula tipo pinch.

Cuarto de giro (válvula rotativa): El obturador y eje tienen un giro de 0º a 90º desde la posición totalmente abierta a cerrada. Son válvulas de rápida obertura.Pueden ser operadas manualmente o mediante un actuador tipo cuarto-de-giro.

Tipos de válvulas: válvula de bola, válvula de mariposa, válvula tipo plug, válvula esférica.

Por la funcionalidad de la válvula

• Control: Regular la presión / caudal.

• Cierre por sobrevelocidad del fluido. (como por ejemplo cierre de la válvula en caso de rotura de la tubería aguas abajo).

• Protección a sobrepresiones.

• Prevenir el retorno del fluido (válvula de retención o antiretorno).

• Servicio de abrir/cerrar.

Por la naturaleza y condiciones físicas del fluido

• Bajas/Altas temperaturas.

• Presiones altas.

• Riesgo de cavitación.

• Características corrosivas del fluido.

• Fluidez/viscosidad: Gas, líquido, sólidos.

• Requerimientos higiénicos (industria alimentaria, farmaceutica,...).

• Riesgo de explosión o inflamabilidad (industria química, petroquímica,...).

Otras formas de clasifición de las válvulas

• Nivel de fugas admisible.

• Conexión a la tubería.

• Una única dirección del fluido o bidireccional

• Número de puertos/entradas: la mayoría de las válvulas tienen dos puertos, uno de entrada y otro de salida. Algunas aplicaciones pueden tener una configuración multipuerto, pueden ser entonces válvulas de tres o de cuatro vias.

• Angulo que forma el puerto de entrada y salida de la válvula.

• Proceso de fabricación: mecano-soldada o fundición, recubrimientos.

Válvula de Aguja

La válvula de aguja es llamada así por el vástago cónico que hace de obturador sobre un orificio de pequeño diámetro en relación el diámetro nominal de la válvula.

El desplazamiento del vástago, si es de rosca fina, es lento y el hecho de que hasta que no se gira un buen número de vueltas la sección de paso del fluido es mínima, convierte esta válvula en una buena reguladora de caudal, por su estabilidad, precisión y el diseño del obturador que facilita un buen sellado metálico, con poco desgate que evita la cavitación a grandes presiones diferenciales.

En centrales hidráulicas se utilizan las válvulas de aguja como bypass a la válvula de mariposa o esférica de entrada a las turbinas. Primero se opera con la válvula de aguja, que puede trabajar mejor que la principal a grandes diferencias de presión sin cavitación, y una vez que la válvula principal está a presiones equilibrida se realiza su obertura evitando un golpe de ariete de la instalación.

Válvula Anular 

La válvula anular permite la regulacion de presión y caudal. No padece cavitación. Puede cerrar contra toda la presión.El obturador tiene de forma cónica, se desplaza en la dirección axial de la tubería. El fluido pasa rodeando el obturador.

Válvula de Compuerta

Es utilizada para el flujo de fluidos limpios y sin interrupción.

Cuando la válvula está totalmente abierta, el área de flujo coincide con el diámetro nominal de la tubería, por lo que las pérdidas de carga son relativamente pequeñas.

Este tipo de válvula no es recomendable para regulación o estrangulamiento ya que el disco podría resultar erosionado. Parcialmente abierta puede sufrir vibraciones.

Tienen un uso bastante extendido en el sector petroquímico ya que permite estanqueidades del tipo metal-metal.

La operación de obertura y cierre es lenta. Debido al desgaste producido por la fricción no se recomienda en instalaciones donde su uso sea frecuente.

Requiere de grandes actuadores difíciles de automatizar. Son difíciles de reparar en lainstalación.

Recomendada para

Servicio con apertura total o cierre total, sin estrangulación.

Para uso poco frecuente.

Para resistencia mínima a la circulación.

Para mínimas cantidades de fluido o liquido atrapado en la tubería.

Aplicaciones

Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos.

Ventajas

Alta capacidad.

Cierre hermético.

Bajo costo.

Diseño y funcionamiento sencillos.

Poca resistencia a la circulación.

Desventajas

Control deficiente de la circulación.

Se requiere mucha fuerza para accionarla.

Produce cavitación con baja caída de presión.

Debe estar cubierta o cerrada por completo.

La posición para estrangulación producirá erosión del asiento y del disco.

Variaciones

Cuña maciza, cuña flexible, cuña dividida, disco doble.

Materiales

Cuerpo: bronce, hierro fundido, hierro, acero forjado, Monel, acero fundido, acero inoxidable, plástico de PVC.

Componentes diversos.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento

Lubricar a intervalos periódicos.

Corregir de inmediato las fugas por la empaquetadura.

Enfriar siempre el sistema al cerrar una tubería para líquidos calientes y al comprobar que las válvulas estén cerradas.

No cerrar nunca las llaves a la fuerza con la llave o una palanca.

Abrir las válvulas con lentitud para evitar el choque hidráulico en la tubería.

Válvula de Diafragma

Las válvulas de diafragma se utilizan para el corte y estrangulación de líquidos que pueden llevar una gran cantidad de sólidos en suspensión.

En las válvulas de diafragma se aísla el fluido de las partes del mecanismo de operación. Esto las hace idóneas en servicios corrosivos o viscosos, ya que evita cualquier contaminación hacia o del exterior. La estanqueidad se consigue mediante una membrana flexible, generalmente de elastómero, pudiendo ser reforzada con algún metal, que se tensa por el efecto de un eje-punzón de movimiento lineal, hasta hacer contacto con el cuerpo, que hace de asiento.

Las aplicaciones de este tipo de válvula son principalmente para presiones bajas y pastas aguadas que a la mayoría de los demás equipos los corroerían y obstruirían.

Son de rápida obertura.

Hay dos tipos de válvulas de diafragma:

•Weir (paso restringido): Las válvulas de diafragma tipo Weir se pueden usar en servicios de apertura y cierre y regulación

•Straightway (paso directo) también llamadas Straight-Thru. Estas válvulas de diafragma de paso directo solo se usan en servicios de apertura y cierre.

Características y rangos generales de las válvulas de diafragma

Rango de diámetros:De 0.5" a 14"

Conexión a la tubería:Butt-weld soldada, Clamp, Brida, Roscada, Socket and soldada con espigón

Diaphragm material:Buna N (NBR), Butil (CIIR), Etileno Propileno (EPDM), Hypalon® (CSM), Caucho Natural (NR), Neopreno (CR), PTFE y Viton® (FKM)

Rango de temperaturas:De -10ºc (-14ºF) hasta +170ºC (+350ºF) - (Dependiendo del material)

Rango de presiones:Desde 13.8 bar (200psi) - (Dependiendo del material)

Limitación velocidad del fluido:15-20 ft/sec fluidos limpios y 8-10 ft/sec para fangos

Típicas aplicaciones:Químico, Plantas de energía fosil, Farmaceutica, Minas, Plantas nucleares, Tratamientos de agua, ...

Recomendada para

Servicio con apertura total o cierre total.

Para servicio de estrangulación.

Para servicio con bajas presiones de operación.

Aplicaciones

Fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilíquidas fibrosas, lodos, alimentos, productos farmacéuticos.

Ventajas

Bajo costo.

No tienen empaquetaduras.

No hay posibilidad de fugas por el vástago.

Inmune a los problemas de obstrucción, corrosión o formación de gomas en los productos que circulan.

Desventajas

Diafragma susceptible de desgaste.

Elevada torsión al cerrar con la tubería llena.

Variaciones

Tipo con vertedero y tipo en línea recta.

Materiales

Metálicos, plásticos macizos, con camisa, en gran variedad de cada uno.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento

Lubricar a intervalos periódicos.

No utilizar barras, llaves ni herramientas para cerrarla.

Especificaciones para el pedido

Material del cuerpo.

Material del diafragma.

Conexiones de extremo.

Tipo del vástago.

Tipo del bonete.

Tipo de accionamiento.

Presión de funcionamiento.

Temperatura de funcionamiento.

Válvula de Globo

Las válvulas de globo son llamadas así por la forma esférica de su cuerpo. Si bien actualmente algunos diseños ya no son tan esféricos, conservan el nombre por el tipo de mecanismo.

El obturador de la válvula se desplaza con un movimiento lineal.En la mayoría de los casos, el mecanismo de avance es la de un "tornillo". El vástago del obturador va roscado al bonete de la válvula de globo. En cuanto se le da vueltas al vástago, ya sea mediante un volante o un actuador de giro múltiple, el obturador avanza linealmente.Las válvulas de globo automatizadas pueden tener vástagos sin rosca, y el desplazamiento lineal viene directamente proporcionado por el actuador.

Según la disposición geométrica de los puertos de entrada y el eje del obturador podemos clasificar las vávulas de globo en:

• Válvula de globo de asiento recto (Straight)• Válvula de globo de asiento inclinado (Y)• Válvula de globo de asiento angular

La válvula de globo es muy utilizada en la regulación de fluidos. La geometría del obturador caracteriza la curva de regulación, siendo lineal para obturadores parabólicos. Son de uso frecuente gracias a su poca fricción y pueden controlar el fluido con la estrangulación al grado deseado.

El cierre puede ser metal-metal lo cual permite su uso en condiciones críticas.

Las pérdidas de carga son importantes.

El movimiento lineal del eje es más corto que en las válvulas de compuerta, lo que ahorra tiempo y desgaste. Aún así, las válvulas de globo de grandes tamaños requieren de grandes actuadores.

El ensamblaje de la válvula de globo permite su reparación sin tener de desmontarla de la instalación.

Recomendada para

Estrangulación o regulación de circulación.

Para accionamiento frecuente.

Para corte positivo de gases o aire.

Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación.

Aplicaciones

Servicio general, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas semilíquidas.

Ventajas

Estrangulación eficiente con estiramiento o erosión mínimos del disco o asiento.

Carrera corta del disco y pocas vueltas para accionarlas, lo cual reduce el tiempo y desgaste en el vástago y el bonete.

Control preciso de la circulación.

Disponible con orificios múltiples.

Desventajas

Gran caída de presión.

Costo relativo elevado.

Variaciones

Normal (estándar), en "Y", en ángulo, de tres vías.

Materiales

Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, plásticos.

Componentes: diversos.

Especificaciones para el pedido

Tipo de conexiones de extremo.

Tipo de disco.

Tipo de asiento.

Tipo de vástago.

Tipo de empaquetadura o sello del vástago.

Tipo de bonete.

Capacidad nominal para presión.

Capacidad nominal para temperatura.

Válvula tipo "Pinch" 

En las válvulas tipo pinch, también conocidas como válvulas de pellizco o válvulas de manguito flexible, la estanqueidad se consigue mediante la estrangulación de la misma conducción que es un tubo flexible llamado 'sleeve', el cual es el unico componente en contacto con el medio.

Idóneas en servicios de líquidos pastasos y partículas sólidas en suspensión, evita el contacto con los mecanismos de la válvula y cualquier tipo contaminación hacia o desde el exterior.

Generalemente la válvula pinch está limitada a trabajar a bajas presiones

El tubo flexible es de elastómero generalmente reforzado. La selección del material se realiza de acuerdo a un compromiso de corrosión-resistencia ya que el elástomero va perdiendo sus propiedades resistivas en el tiempo en contacto con fluidos corrosivos. El limete de fatiga debe estar dentro del número de oberturas y cierres previstos para la válvula.

Rangos de Diámetros:15mm a 1000mm.

Conexión a la tubería:Bead end, Brida, Rosca, Slip-on, Socket.

Material del tubo flexible ('sleeve'):Clorobutil (CIIR), EPDM, Hypalon™ (CSM), Goma Natural(NR), Neopreno (CR), Nitrilo (NBR), Poliuretano (PU), SBRT, Viton (FPM)

Rango de Temperaturas:-50ºc hasta +160ºC - (Dependiendo del material).

Rango de presiones:-1 up to 100 bar - (Dependiendo del material).

Válvula de Bola

En la válvula de bola un macho esférico agujereado controla la circulación del líquido. El sellado en válvulas de bola es excelente, la bola contacta de forma circunferencial y uniforme el asiento, el cual suele ser de materiales blandos.

Las aplicaciones más frecuentes de la válvula de bola son de obertura/cierre. No son recomendables usarlas en servicios de parcialmente abiertas por un largo tiempo bajo condiciones de alta caída de presión a través de la válvula, ya que los asientos blandos pueden tener tendencia a salir de su sitio y obstruir el movimiento de la bola.

Se emplean en vapor, agua, aceite, gas, aire, fluidos corrosivos, pastas aguadas y materiales pulverizados secos. Según que abrasivos o fluidos fibrosos pueden dañar la superficie de la bola y asiento.

Tipos de válvulas de bola:

-Válvula de bola flotante (Float ball valve): La válvula se sostiene sobre dos asientos en forma de anillos.-Válvula de bola guiada ("Trunnion"): La bola es soportada en su eje vertical de rotación por unos muñones. Estos absorben los esfuerzos que realizan la presión del fluido sobre la bola, liberando de tales esfuerzos el contacto entre la bola y el asiento por lo que el par operativo de la válvula se mantiene bajo. Este diseño es recomendado en aplicaciones de alta presión o grandes diámetros.

Tipos de Cuerpo:

-Soldado: Las válvulas de bola soldadas garantizas la ausencia de fugas durante la vida de la válvula, y no requiere de mantenimiento operativo. Esto puede ser un factor muy importante especialmente para válvulas de bola instaladas en tuberías bajo tierra o submarinas. También se elige este diseño en fluidos peligrosos.-Entrada superior: La bola se puede extraer desmontando la tapa superior. La válvula puede ser reparada en la instalación.-Entrada lateral: Cuerpo de una sola pieza. La bola se monta desde una entrada axial.-Cuerpo partido: El cuerpo lo forma dos o tres piezas. Permite la inspección y mantenimiento de todas las parte internas.

Rango de Diámetros:mm a mm.

Conexión a la tubería:Brida, wafer, roscada, socket welding.

Materiales para el Cuerpo:Aceros al Carbono Forjado: ASTM A-350 LF2, ASTM A-105Fundición de Aceros al Carbono: ASTM A-216 WCBAceros Inoxidable: ASTM A-351 CF8M (AISI-316)Fundición Dúctil de Hiero: ASTM A-536 GR. 65-45-12Bronce: Bronze ASTM B148-C95800PlásticosCeramicos

Materiales para la Bola:AISI 4140Aceros al Carbono Forjado: ASTM A-105Aceros Inoxidable: AISI-304, ASTM A-351 CF8M (AISI-316), ASTM 316Ti

Materiales para recubrir superficalmente la Bola:Cromo, Niquel electrolito

Materiales para el Asiento:AISI 1018Aceros al Carbono Forjado: ASTM A-105Aceros Inoxidable: ASTM 316TiPlásticos: PTFE, PTFA

Rangos de Temperatura:ºc hasta ºC - (Dependiendo del material).

Pressure range:bar - (Dependiendo del material).

Válvula de Mariposa

Las válvulas de mariposa son unas válvulas muy versátiles. Tiene una gran capacidad de adaptación a las múltiples solicitaciones de la industria, tamaños, presiones, temperaturas, conexiones, etc. a un coste relativamente bajo.

a pérdida de carga es pequeña. Cuando la válvula está totalmente abierta, la corriente circula de forma aerodinámica alrededor del disco, y aunque la pérdida de carga es ligeramente superior a las válvulas esféricas o de compuerta, ya que estás tienen la sección totalmente libre de obstáculos, es claramente inferior a la válvula globo.

Las válvulas de mariposa pueden estar preparadas para admitir cualquier tipo de fluido gas, líquido y hasta sólidos. A diferencia de las válvulas de compuerta, globo o bola, no hay cavidades donde pueda acumularse sólidos impidiendo la maniobrabilidad de la válvula.

Recomendada para

Servicio con apertura total o cierre total.

Servicio con estrangulación.

Para accionamiento frecuente.

Cuando se requiere corte positivo para gases o líquidos.

Cuando solo se permite un mínimo de fluido atrapado en la tubería.

Para baja ciada de presión a través de la válvula.

Aplicaciones

Servicio general, líquidos, gases, pastas semilíquidas, líquidos con sólidos en suspensión.

Ventajas

Ligera de peso, compacta, bajo costo.

Requiere poco mantenimiento.

Número mínimo de piezas móviles.

No tiene bolas o cavidades.

Alta capacidad.

Circulación en línea recta.

Desventajas

Alta torsión (par) para accionarla.

Capacidad limitada para caída de presión.

Propensa a la cavitación.

Variaciones

Disco plano, disco realzado, con brida, atornillado, con camisa completa, alto rendimiento.

Materiales

Cuerpo: hierro, hierro dúctil, aceros al carbono, acero forjado, aceros inoxidables, aleación 20, bronce, Monel.

Disco: todos los metales; revestimientos de elastómeros como TFE, Kynar, Buna-N, neopreno, Hypalon.

Asiento: Buna-N, viton, neopreno, caucho, butilo, poliuretano, Hypalon, Hycar, TFE.

Válvula 'Macho' (Plug valve)

Las válvulas de 'macho' también son conocidas por su nombre inglés "Plug valves" por el obturador. El obturador puede ser cilíndrico o cónico. Aunque las válvulas de bola son de alguna forma un tipo de válvula macho, son tratadas como otra clase.

Válvula de Retencion Duck Bill

La válvula de retención tipo Duck-Bill (pico de pato) es una válvula económica utilizada en los desagües a sistemas de acantarillados o rios para evitar la entrada del fluido en sentido contrario, como por ejemplo en caso de una crecida del rio. También evitan la entrada de olores no deseados.

La válvula Duck-Bill está construida por un tubo de goma (sleeve) aplanado en su final. La válvula solo se puede abrir cuando la fuerza del flujo empuja el extremo aplanado del tubo que actua como sello de la válvula. Sin flujo o flujo en sentido inverso la parte aplanada sella todavia más. La posición normal de la válvula es estar cerrada.

Recomendada para

Cuando hay cambios frecuentes de circulación en la tubería.

Para uso con válvulas de globo y angulares.

Para uso cuando la caída de presión a través de la válvula no es problema.

Aplicaciones

Tuberías para vapor de agua, aire, gas, agua y vapores con altas velocidades de circulación.

Ventajas

Recorrido mínimo del disco a la posición de apertura total.

Acción rápida.

Variaciones

Tres tipos de cuerpos: horizontal, angular, vertical.

Tipos con bola (esfera), pistón, bajo carga de resorte, retención para vapor.

Materiales

Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, PVC, Penton, grafito impenetrable, camisa de TFE.

Componentes: diversos.

Válvula de Retención de Disco Oblicuo

La válvula de retención de disco oblicuo, como válvula de retención abre al paso del fluido en una dirección y se cierra en el sentido inverso. Es conocida en sus términos en inglés como tilting disc valve.

• Primera excentricidad: es la distancia entre el eje y el plano de asiento, eliminando así la interferencia de dicho asiento y el eje de oscilación, con lo que el asiento es de construcción integral y continua tanto en el cuerpo como en el obturador, evitando zonas más susceptibles a las fugas.

• Segunda excentricidad: es la distancia entre el eje de basculación del disco y el diámetro del disco. Esta excentricidad es la que permite un rápido cierre en caso de flujo inverso. Cuando hay flujo reversible o el fluido deja de fluir por debajo de una determinada presión la fuerza de empuje del fluido no es suficiente para vencer el par de cierre provocado por el peso del obturador y la excentricidad.

• Tercera excentricidad: es la inclinación del plano del asiento (tilting) respecto al plano normal de la tubería. Esta inclinación disminuye el recorrido del disco y por tanto el tiempo de cierre en caso de flujo inverso.