¿Qué es una válvula de globo?
La válvula de globo es un componente indispensable en muchas industrias, un conductor mecánico que dirige hábilmente el flujo de fluidos. A diferencia de la válvula de compuerta, que funciona según el principio de todo o nada, la válvula de globo prospera en el terreno de la modulación. Su funcionamiento interno consiste en un disco, que se compara con un obturador o una bola, que oscila en dirección perpendicular a un asiento de válvula fijo dentro del cuerpo de la válvula. Este tipo de válvula permite el cierre gradual del paso del caudal y proporciona al operador los medios para controlar el caudal del líquido o gas que pasa por el sistema. Desde el remolino de vapor en las centrales eléctricas hasta el flujo constante de petróleo en las refinerías y el caudal regulado de agua en las plantas de tratamiento, la válvula de globo es un símbolo del control de ingeniería de la sangre vital de la industria. Este tipo de válvula es muy flexible en su aplicación.
Factores críticos a considerar antes de seleccionar su válvula de globo
Requisitos de presión y temperatura
Es fundamental comprender el entorno operativo de la válvula de globo antes de pensar en los numerosos diseños y materiales. La presión y la temperatura del sistema son fundamentales y definen el entorno operativo en el que la válvula tiene que funcionar con eficacia y seguridad. Al igual que un escalador necesita un equipo adecuado para la altitud y las condiciones climáticas de la escalada, una válvula de globo también debe estar diseñada para soportar las fuerzas y cargas térmicas que encontrará en su servicio. Si no se tienen en cuenta estos parámetros básicos, puede producirse un desastre que afecte al equipo y a las personas. El material seleccionado para la válvula y su clase de presión deben ser superiores a la alta presión máxima prevista y el rango de temperatura de los componentes de la válvula, incluidas las juntas y la empaquetadura, debe ser compatible con todo el rango de temperaturas de funcionamiento. Por lo tanto, es importante conocer la presión prevista del fluido.
Compatibilidad de soportes
Otro criterio importante que depende del flujo de fluido que atravesará la válvula de globo es la compatibilidad de materiales. Supongamos que se vierte ácido en un recipiente hecho de tiza; el resultado es una señal evidente de que las piezas internas de la válvula deben ser capaces de soportar la naturaleza corrosiva o erosiva del medio. Si se elige el material equivocado, se produce corrosión, fugas y, finalmente, el fallo de la válvula. Por ejemplo, si la aplicación implica productos químicos agresivos, el material de construcción puede ser acero inoxidable o Hastelloy, mientras que para los sistemas de agua puede bastar con acero al carbono o latón. En el caso de los sistemas de fueloil, también hay que tener en cuenta ciertos materiales. Por lo tanto, es importante conocer las características químicas y físicas del medio para seleccionar la válvula de globo más adecuada que no se corroa fácilmente.
Requisitos de control de caudal
La principal ventaja de una válvula de globo es que ofrece un excelente control del caudal del fluido. Aunque la válvula de globo no es adecuada para el servicio de apertura y cierre, es ideal para la estrangulación, ya que puede controlar eficazmente la velocidad y el volumen del fluido. Sin embargo, las necesidades generales de control de caudal de una aplicación determinarán el tipo de válvula que debe utilizarse. Deben tenerse en cuenta factores como el grado de control deseado, el potencial de cavitación (la formación de burbujas de vapor en un líquido debido a la caída de presión) y la intermitencia (la rápida vaporización de un líquido al pasar por la válvula). Existen varios tipos de diseños de válvulas de globo, especialmente en relación con el embellecedor de la válvula, que es la parte de la válvula que regula el caudal del fluido. La buena capacidad de estrangulación de una válvula de globo la hace adecuada para un control preciso del caudal, incluso cuando existe la posibilidad de ruido debido a turbulencias. Por lo tanto, es importante conocer estos requisitos para elegir una válvula que no se desgaste ni se dañe fácilmente.
Tamaño de la válvula y tipo de conexión
Seleccionar el tamaño de una válvula de globo es un factor crucial que depende del tamaño de la tubería y del caudal. Si se elige una válvula demasiado pequeña, la caída de presión y el caudal serán elevados, y si la válvula es demasiado grande, será inestable y costosa. Esta decisión suele tomarse utilizando el coeficiente de caudal deseado y la caída de presión admisible a través de la válvula en los cálculos para lograr el mejor dimensionamiento de la válvula. Además del tamaño, el tipo de conexión también es crucial para facilitar la conexión al sistema de tuberías del edificio. Los principales tipos de conexiones de las válvulas de globo son las conexiones embridadas, las conexiones roscadas y las conexiones soldadas. El tipo de conexión depende del material de la tubería, las condiciones en las que funcionará y el mantenimiento que se realizará en ella. El coeficiente de caudal es un factor crítico en esta decisión.
Tipos de válvulas de globo
Basado en el diseño de la estructura
Válvulas de globo de paso recto
La válvula de globo de paso recto está diseñada con un sencillo diseño en línea en el que el fluido entra y sale de forma horizontal. Esto se debe a que la regulación del caudal se consigue mediante el movimiento del disco de la válvula, que está conectado al vástago de forma vertical al asiento de la válvula para formar una S. Aunque este diseño es bastante general y eficaz, las dos vueltas que tiene que dar el fluido provocan una mayor pérdida de carga que en otros diseños. El sentido del flujo suele ser rectilíneo, por lo que estas válvulas se utilizan en aplicaciones de servicio general en las que el control preciso del flujo no es la preocupación primordial pero sí es importante una regulación fiable, por ejemplo en sistemas de suministro de agua, sistemas de vapor y otros procesos industriales.
Válvulas de control de globo de escuadra
La válvula de globo en ángulo tiene un orificio de entrada y otro de salida perpendiculares entre sí, por lo que sirve tanto de válvula como de codo de tubería. Es similar al modelo recto, pero el disco está orientado perpendicularmente al flujo. Una de las principales ventajas de este diseño es que elimina la necesidad de muchos accesorios de tubería, lo que facilita la instalación y puede resultar más barato. Las válvulas de globo con diseño en ángulo son las más adecuadas para sistemas en los que la dirección del caudal tiene que cambiar 90 grados, como en el caso de los conductos de alimentación a un tambor o en los conductos de descarga de una bomba, donde la válvula puede accionarse y repararse fácilmente.
Válvulas de globo en Y
La válvula de globo con patrón en Y se caracteriza por el hecho de que su vástago y bonete están colocados aproximadamente a 45 grados con respecto a la dirección principal del flujo. Este diseño proporciona un paso de caudal más eficaz que el patrón recto y, por tanto, tiene una caída de presión mucho menor. El funcionamiento se mantiene constante, ya que el disco se desplaza a lo largo del vástago inclinado para regular el caudal contra el asiento de la válvula. La reducción de las turbulencias y la pérdida de energía hacen que las válvulas de globo con patrón en Y sean especialmente ventajosas en servicios de alta presión y alta temperatura. También se utilizan en aplicaciones en las que es deseable una baja caída de presión para el sistema, como en algunos sistemas de vapor y condensado.
Basado en el diseño del actuador
Válvulas de globo manuales
Las válvulas de globo manuales son las de funcionamiento más básico, ya que dependen de un operario que gira un volante o palanca, que a su vez eleva o baja el vástago y el disco de la válvula. Estas válvulas tienen un diseño sencillo, son rentables y ofrecen una regulación fiable del caudal para aplicaciones en las que no son necesarios el control remoto o los ajustes automáticos. Sus ventajas radican en su facilidad de uso y mantenimiento, lo que las hace adecuadas para aplicaciones en las que los ajustes son poco frecuentes o en las que basta con un mecanismo de control directo local, como en tareas de aislamiento o para realizar ajustes ocasionales del caudal en procesos menos críticos. La velocidad de funcionamiento requerida viene dictada por la entrada manual.
Válvulas de globo neumáticas
Las válvulas de globo neumáticas utilizan aire comprimido para accionar la válvula. La presión del aire acciona un pistón o diafragma conectado al vástago de la válvula, lo que permite un posicionamiento rápido y preciso del disco. Una ventaja clave de los actuadores neumáticos es su rapidez de respuesta, lo que hace que estas válvulas sean ideales para sistemas de control automatizados en los que se requieren ajustes rápidos en función de las variables del proceso. Suelen encontrarse en aplicaciones que requieren estrangulamientos frecuentes o ciclos de encendido/apagado, a menudo integrados con controladores PID en plantas de procesamiento químico, refinerías y otros entornos industriales automatizados. Se trata de un método de accionamiento adecuado para muchos procesos dinámicos.
Válvulas eléctricas de globo
Las válvulas de control de globo eléctricas emplean un motor eléctrico para proporcionar la fuerza necesaria para mover el vástago y el disco de la válvula. Estos actuadores ofrecen un posicionamiento preciso y repetible, lo que los hace idóneos para aplicaciones que exigen un control preciso del caudal. Los actuadores eléctricos pueden equiparse con diversas funciones de control, como señales de realimentación y protocolos de comunicación, lo que permite una integración sofisticada con sistemas de control distribuido (DCS) y sistemas de supervisión, control y adquisición de datos (SCADA). Suelen utilizarse en sistemas de abastecimiento de agua, instalaciones de generación de energía y otros sectores en los que la regulación precisa, a menudo automatizada, del caudal es fundamental durante periodos prolongados, garantizando un rendimiento fiable y unas prestaciones óptimas.
Según el método de conexión
Válvula de globo con brida
De las válvulas de globo, las de tipo brida se utilizan mucho sobre todo cuando se trabaja con tuberías de gran diámetro y aplicaciones de alta presión. El tipo brida significa que los extremos de la válvula están provistos de salientes llamados bridas con orificios taladrados. Estas bridas se ajustan y aprietan a las bridas correspondientes en los extremos de las tuberías mediante el uso de pernos y tuercas. Este método de conexión proporciona una unión fuerte y fiable que puede soportar fácilmente las fuerzas ejercidas por la presión del fluido. A veces, para mejorar la capacidad de sellado y evitar fugas, se coloca entre las dos bridas una junta que puede contener un anillo metálico antes de apretar los pernos. El inserto metálico mejora las propiedades mecánicas de la junta y la hace más capaz de soportar altas presiones y evitar fugas.
Válvula de globo roscada
Las válvulas de globo roscadas son otro tipo de conexión de tuberías muy distinto de los demás; se caracterizan por tener dos extremos roscados. Estos extremos roscados se enroscan directamente en los otros extremos roscados de las tuberías de conexión. Este tipo de conexión se utiliza normalmente para válvulas con tamaños nominales pequeños y presiones nominales relativamente bajas. La propia naturaleza de las conexiones roscadas no es muy adecuada para tuberías muy grandes o presiones extremadamente altas, ya que la unión roscada puede no ofrecer la resistencia o la capacidad de sellado necesarias en esas condiciones. Son fáciles de instalar y no necesitan muchas herramientas, sino sólo herramientas básicas como llaves para atornillar la válvula en la posición deseada. Esta sencillez de instalación suele traducirse en un menor coste inicial en comparación con las conexiones embridadas o soldadas, sobre todo en sistemas pequeños.
Válvula de globo soldada
Las válvulas de globo soldadas son el tipo de conexión de tuberías más seguro que se puede conseguir en términos de resistencia y estanqueidad. En este tipo de conexión, los extremos de la válvula de globo se conectan directamente a los extremos de las tuberías de conexión mediante soldadura. Esto hace que la válvula quede fijada permanentemente y sea muy resistente en la tubería, convirtiéndola así en una parte inseparable de la misma. Por lo tanto, las conexiones soldadas son las mejores y las más adecuadas para aplicaciones en las que intervienen presiones y temperaturas elevadas y en las que es necesaria una conexión permanente y fuerte para garantizar un ajuste muy hermético y sin posibilidad de fugas. Sin embargo, las conexiones soldadas tienen algunas limitaciones que conviene tener en cuenta. Suelen ser más caras que las conexiones embridadas o roscadas en la fase inicial de instalación debido a que la soldadura es una actividad profesional que requiere soldadores profesionales para soldar las conexiones de tuberías de acuerdo con las normas del sector.
Válvulas de globo frente a otros diseños de válvulas: Ventajas y limitaciones
| Característica | Válvula de globo | Válvula de bola | Válvula de compuerta | Válvula de mariposa |
| Función principal | Estrangulamiento y regulación del caudal | Control de encendido/apagado, algo de estrangulamiento en diseños específicos | Control de encendido/apagado | Estrangulamiento y regulación del caudal |
| Restricción de caudal | Mayor pérdida de carga debido a la trayectoria tortuosa del flujo | Menor caída de presión cuando está completamente abierto | Caída de presión muy baja cuando está completamente abierto | Caída de presión moderada |
| Capacidad de estrangulamiento | Excelente, diseñado para un estrangulamiento frecuente | Capacidad de aceleración limitada, puede causar desgaste del asiento cuando está parcialmente abierto. | Poca capacidad de estrangulación, diseñado para funcionamiento totalmente abierto o totalmente cerrado | Buena capacidad de estrangulamiento, especialmente en tamaños grandes |
| Coste | Generalmente más caras que las válvulas de bola o mariposa para el mismo tamaño | Generalmente más baratas que las válvulas de globo para el mismo tamaño | Generalmente más baratas que las válvulas de globo para el mismo tamaño | Generalmente más económicas que las válvulas de globo para tamaños mayores |
| Aplicaciones | Alta presión, alta temperatura, funcionamiento frecuente, control preciso del caudal | Servicio on/off, accionamiento rápido, lodos (según diseño) | Servicio de encendido/apagado, obstrucción mínima del flujo cuando está completamente abierto | Gran diámetro, aplicaciones de baja a media presión, lodos (dependiendo del diseño) |
Evolución de la tecnología de las válvulas de globo y tendencias futuras
La historia de la válvula de globo se remonta a la época de la revolución industrial, cuando se hizo patente la necesidad de controlar el caudal. Los primeros modelos eran rudimentarios y sencillos, y se fabricaban con materiales como el hierro fundido. A medida que mejoró la tecnología metalúrgica, se utilizaron nuevos y mejores materiales, como diferentes grados de aleaciones de acero, en la construcción de válvulas de globo para soportar condiciones de servicio cada vez más severas. Avances tecnológicos que tenían como objetivo mejorar la estanqueidad, minimizar el desgaste y aumentar la precisión del control. La llegada de los actuadores neumáticos y eléctricos marcó un punto de inflexión importante, ya que permitieron el funcionamiento a distancia y la integración en sistemas automatizados de control de procesos.
Los avances en la tecnología de las válvulas de globo que se han producido en los últimos tiempos se han centrado en la mejora de los diseños existentes y la integración de elementos inteligentes. En el caso de las válvulas de globo neumáticas, se han producido mejoras en el tipo de actuador utilizado, que ahora es más compacto, eficiente y sensible. Del mismo modo, los actuadores eléctricos también han experimentado avances en la tecnología del motor, que proporciona mayor precisión y consumo energético. Los posicionadores digitales y los protocolos de comunicación pueden utilizarse para proporcionar capacidades complejas de control y diagnóstico. En cuanto al desarrollo futuro de la tecnología de válvulas de globo, se espera que la válvula de globo inteligente y conectada en red se convierta en la tendencia de desarrollo en el futuro. Cabe esperar una mayor mejora de los materiales que pueden soportar los entornos más duros y la integración de sensores y análisis de datos para el mantenimiento y la eficiencia.
Válvulas de globo actuadas por Vincer: Diseñadas para un rendimiento y una fiabilidad superiores
Vincer es una empresa especializada en el control de flujos y, más concretamente, en los actuadores válvulas de globo. Consciente de la importancia de estas válvulas en diferentes procesos, Vincer ha diseñado sus válvulas de globo eléctricas y neumáticas para que ofrezcan un alto rendimiento y fiabilidad. Esto queda patente en la elección de materiales de alta calidad y en el hecho de que realizan diversas pruebas en los productos.
Vincer's válvulas de globo eléctricas están diseñadas para ofrecer un posicionamiento preciso y compatibilidad con los sistemas de control actuales. Estas válvulas están diseñadas con actuadores resistentes que les permiten funcionar bien en condiciones duras. Asimismo, las válvulas Vincer válvulas neumáticas de globo ofrecen un funcionamiento rápido y suave, adecuado para aplicaciones que requieren una actuación rápida. Sus válvulas de globo de accionamiento eléctrico y neumático están diseñadas para durar mucho tiempo y no se ven afectadas fácilmente por el desgaste, por lo que no requieren sustituciones frecuentes. Por lo tanto, las válvulas de globo actuadas de Vincer son perfectas para las industrias que requieren un alto rendimiento y fiabilidad de los equipos de control de caudal.
Para más información:
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Correo electrónico: sales@vincervalve.com
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Teléfono: +86 13724477011 / +86 13724477011
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Dirección: No.203, Building 1, No.110, Dayuan Road, Zhangcun, Dongcheng, Dongguan, GuangDong, China
Prácticas recomendadas de instalación y mantenimiento de válvulas de globo
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Instalación: La instalación de la válvula de globo es muy crucial para que el servicio de la válvula sea duradero y eficaz. Es importante asegurarse de que la válvula cumple la clase de presión requerida y es compatible con el fluido de proceso. La tubería debe estar libre de residuos o materiales extraños que puedan dañar las piezas internas de la válvula. La colocación correcta de la válvula en la tubería es crucial para evitar que se aplique presión al cuerpo de la válvula y a las tuberías conectadas. Se debe ofrecer un refuerzo suficiente para evitar presiones o cargas que puedan ejercer presión sobre la válvula. Siempre es aconsejable seguir al pie de la letra las instrucciones del fabricante al instalar el producto.
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Mantenimiento: Se trata de comprobar la válvula de globo y tomar medidas para evitar que presente fallos en el futuro. Algunas de las comprobaciones que deben hacerse durante los controles rutinarios incluyen la comprobación de cualquier signo de fuga alrededor del bonete, la empaquetadura o cualquier junta del cuerpo. Otras observaciones que deben hacerse incluyen signos de desgaste o corrosión en el cuerpo de la válvula y el actuador. Se recomienda lubricar el vástago de la válvula y las piezas del actuador según las directrices del fabricante para evitar que se atasquen. La empaquetadura que se utiliza para sellar el vástago puede requerir ajustes o sustituciones ocasionales para evitar fugas. Si se detecta algún problema en el funcionamiento de la válvula, por ejemplo, si es difícil abrirla o cerrarla o si no cierra herméticamente, deben tomarse medidas para determinar la causa del problema. Esto se debe a que abordar los problemas a tiempo evitará que empeoren y afecten a la durabilidad de la válvula.
Conclusión
En conclusión, la válvula de globo sigue siendo un producto valioso y muy utilizado en muchas industrias en las que es fundamental controlar con precisión el flujo de fluidos. Gracias a su buena capacidad de estrangulación y un cierre bastante cerrado, se utilizan mucho en la generación de energía, el procesamiento químico, el suministro de agua y muchas otras aplicaciones. Es importante conocer los distintos tipos de válvulas de globo para elegir la válvula adecuada para una aplicación concreta. En línea con los avances en el control de flujos, el uso de válvulas de globo de accionamiento neumático y eléctrico se ha convertido en una forma estratégica de mejorar la eficiencia y la automatización en muchas industrias. Por lo tanto, trabajar con un distribuidor de confianza como Vincer es la mejor decisión que puede tomar.
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