Las válvulas de bola son componentes esenciales en sistemas de tuberías y equipos industriales. Su diseño simple pero eficiente las convierte en una opción popular para controlar el flujo de fluidos. En este artículo, exploraremos en detalle qué es una válvula de bola, los diferentes tipos disponibles, sus aplicaciones y las ventajas que ofrecen. Si estás interesado en conocer más sobre este elemento crucial en la industria, has llegado al lugar adecuado.
Una válvula de bola consta del cuerpo de la válvula con una bola giratoria para controlar el flujo. Una válvula de bola como dispositivo de control de estrangulamiento utiliza idealmente un mecanismo de paso total o de paso reducido.
La válvula de bola solo necesita operar con una rotación de 90 grados y un pequeño torque para cerrar herméticamente.
Estructura de la válvula de bola
La válvula de bola tiene 7 partes cruciales.
1. cuerpo y tapa:
Las piezas de retención de presión son el contenedor de las piezas internas de las válvulas.
2. Pelota:
Elemento posicionado en la trayectoria del flujo que permite o impide el flujo dentro de la línea, mediante un giro de 90º sobre un eje perpendicular a la dirección del flujo.
3. Tallo:
El elemento que impulsa la pelota.
4. Mango:
Manija Palanca que conecta la bola que opera a través del vástago
5. Asientos:
Se colocan componentes de diferentes materiales para sujetar la bola entre las superficies de sellado del mismo asiento, permitiendo así un cierre estanco a los fluidos.
6. Sellos del cuerpo:
Los sellos del cuerpo evitan fugas entre el cuerpo y la tapa de la válvula. Pueden estar hechos de sellos blandos y duros.
7. Empaque o sello del vástago:
Los elementos de sellado se colocan entre el cuerpo de la válvula y el vástago para evitar fugas hacia el exterior. Pueden estar hechos de materiales de PTFE.
Diseño de orificio de bola en válvula de bola:
Es de dos tipos.
1. A pleno:
El puerto de la válvula de bola de paso total es igual al diámetro de la tubería y presenta poca o ninguna restricción al flujo.
2. Diámetro reducido:
el puerto de una válvula de bola de paso reducido es más pequeño que la tubería para absorber una pequeña cantidad de caída de presión.
La válvula de bola tiene una construcción simple y su rendimiento operativo es bueno. Par de accionamiento pequeño, operación simple, fácil de realizar, apertura y cierre rápidos, y fácil operación dentro de un cierto rango de paso nominal y mantenimiento.
Tipos de válvulas de bola:
Hay muchas variaciones de válvulas de bola y todavía están surgiendo nuevos tipos de válvulas de bola. Podemos clasificar las válvulas en varios tipos.
Basado en el método de apoyo de la pelota
Existen principalmente dos formas de sostener la bola en el cuerpo de la válvula.
- Válvula de bola flotante.
- Válvula de bola de muñón.
Válvula de bola flotante:
En el diseño de bola flotante, los anillos de dos asientos sostienen la bola. Hay una ranura en la parte superior de la bola que es perpendicular al agujero. El eje está mecanizado para encajar en la ranura. Esta disposición permite que el eje haga girar la bola para que se mueva (flote) en la dirección de la ranura.
Su principal característica es que la esfera/bola no tiene eje/muñón de apoyo. Los asientos en ambos extremos de la entrada y salida de la válvula soportan la bola. El vástago de la válvula y la bola están conectados de forma móvil, como se muestra en la figura.
La bola se mueve dentro de dos asientos de válvula y se encuentra en un «estado flotante». Podemos accionar la bola mediante palanca manual o mediante cualquier tipo de actuador. La bola puede girar a ambos lados del asiento.
Cuando el recorrido de flujo de la bola se alinea con el recorrido de la válvula, la válvula de bola está en un estado abierto. El flujo es suave y la resistencia de la válvula al flujo es mínima. Cuando la esfera/bola está en la posición de 90°, la trayectoria del flujo de la esfera/bola es perpendicular al paso de la válvula.
Las válvulas de bola tienen una estructura simple, fácil fabricación, bajo costo y confiabilidad.
El rendimiento de sellado de la válvula de bola flotante está relacionado con la presión del fluido. En las mismas condiciones, cuanto mayor sea la presión, más fácil será sellar.
Las válvulas de bola flotante son generalmente adecuadas para válvulas menores de 8”.
Válvula de bola montada en muñón
La bola se conecta con el vástago superior y el muñón inferior. Por lo tanto, se convierte en un tipo de bola de acoplamiento integral, donde la bola está forjada (soldada) con el muñón superior y el muñón inferior se integra en la placa de cojinete/muñón.
Por lo tanto, la bola se mueve libremente perpendicular al cuerpo de la válvula, pero no a lo largo del eje del canal. La fuerza generada por la presión del fluido se transmite al muñón, mientras la válvula de bola montada en el muñón está en funcionamiento.
El par requerido por la válvula con cuerpo de muñón es menor en comparación con el diseño de bola flotante.
La bola no empuja en el asiento de la válvula. Por lo tanto, el asiento de la válvula no recibe una presión excesiva. La válvula de bola montada en muñón tiene un par bajo, poca deformación del asiento de la válvula.
Tiene una larga vida útil, es adecuado para alta presión, mayor diámetro de válvula, rendimiento de sellado estable.
soldado:
Las válvulas de bola soldadas garantizan la ausencia de fugas durante la vida útil de la válvula, y no requieren mantenimiento operativo. Este es un factor muy importante, especialmente para válvulas de bola instaladas en tuberías subterráneas o submarinas. Este diseño es el más adecuado para fluidos peligrosos.
Entrada superior:
Es fácil quitar la bola quitando la cubierta superior. Es posible reparar la válvula in situ.
Entrada lateral:
Cuerpo de una sola pieza. La bola se monta desde una entrada axial.
Cuerpo dividido:
El cuerpo está formado por dos o tres piezas. Permite la inspección y mantenimiento de todas las partes internas.
Materiales de la válvula de bola:
Cuerpo:
Hierro fundido, hierro dúctil, bronce, latón, aluminio, aceros al carbono, aceros
inoxidable, titanio, tantalio, circonio; polipropileno y plásticos de PVC.
Material del asiento:
Ropa blanda hecha de TFE, PFA, Nylon, Buna-N, Neopreno, etc.
Asientos metálicos:
Los asientos de metal están hechos de acero inoxidable, carburo de tungsteno, etc.
Usos de la válvula de bola:
Las válvulas de bola flotante son adecuadas para condiciones de baja y media presión, mientras que las de muñón son para aplicaciones de alta presión.
La válvula de bola es adecuada para medios de trabajo generales como agua, ácidos, gas natural, solventes, pero también para medios con condiciones de trabajo severas como peróxido de hidrógeno, metano, oxígeno y etileno.
Ventajas de la válvula de bola
1) Baja resistencia al flujo, la válvula de bola de puerto completo tiene casi cero resistencia al flujo
2) diseño sencillo.
3) Sello hermético confiable.
4) Operación fácil de usar, apertura/cierre rápido, completamente abierta o completamente cerrada con solo un giro de 90°. Adecuado como válvula remota.
5) Fácil mantenimiento, configuración simple con un sello dinámico que es fácil de reemplazar.
6) Cuando está completamente abierta o completamente cerrada, la superficie de sellado del asiento y la bola no entran en contacto con el medio cuando el medio fluye. Por lo tanto, la superficie de sellado no se contaminará ni erosionará fácilmente.
7) El cierre abierto de la válvula de bola tiene un efecto de limpieza, por lo que es adecuado para medios con partículas flotantes.
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