Válvula de bola

La válvula de bola se utiliza principalmente para cortar, distribuir y cambiar la dirección del flujo medio en la tubería. La abertura de la válvula de bola en forma de V también tiene una buena función de ajuste de flujo. La válvula de bola solo necesita ser operada con una rotación de 90 grados y un pequeño par de giro para cerrar herméticamente. La cavidad del cuerpo de la válvula completamente igual proporciona un canal de flujo directo con poca resistencia para el medio.

La válvula de bola tiene una estructura simple y un buen rendimiento de sellado. Puede configurar un diámetro nominal más pequeño, peso ligero, bajo consumo de material, tamaño de instalación pequeño, par de conducción pequeño, operación simple, apertura y cierre rápidos fáciles de realizar y operación fácil dentro de un cierto rango de paso nominal y mantenimiento. La válvula de bola es adecuada para medios de trabajo generales como agua, disolventes, ácidos y gas natural, pero también para medios con condiciones de trabajo severas, como oxígeno, peróxido de hidrógeno, metano y etileno.
 

Tabla de contenidos

1.Tipos de válvulas de bola

Estructura de la válvula de bola y principios de funcionamiento

3.Estándar y aplicación de diseño de válvula de bola

4.Ventajas de la válvula de bola

5.Mantenimiento de la válvula de bola

6.Guía de selección de válvulas de bola
 

1. Tipos de válvulas de bola

Hay muchas variaciones de válvulas de bola y todavía están surgiendo nuevos tipos de válvulas de bola. Según las características y usos de las válvulas de bola, las válvulas de bola se pueden dividir en varios tipos.

1）Basado en el método de apoyo de la pelota:

Se puede dividir en válvula de bola flotante y válvula de bola de muñón.

a. Válvula de bola flotante

Su característica principal es que la esfera / bola no tiene eje / muñón de soporte. La esfera / bola está soportada por asientos de válvula en ambos extremos de la entrada y salida de la válvula. El vástago de la válvula y la esfera / bola están conectados de forma móvil, como se muestra en la Figura 1-1. La bola está intercalada por dos asientos de válvula y está en “estado flotante”. La bola se puede girar libremente entre dos asientos de válvula con el vástago de la válvula mediante una palanca u otro dispositivo de accionamiento. Cuando el paso de flujo de la bola está alineado con el paso de la válvula, la válvula de bola está en un estado abierto. El flujo es suave y la resistencia al flujo de la válvula es mínima. Cuando la esfera / bola se gira 90 °, el paso de flujo de la esfera / bola es perpendicular al paso de la válvula. La válvula de bola está en un estado cerrado y la esfera se empuja hacia el asiento de salida de la válvula (detrás de la válvula) bajo la acción de la presión del fluido para asegurar un sellado hermético.

Válvula de bola flotante

Las principales ventajas de las válvulas de bola flotante: estructura simple, fácil fabricación, bajo costo y confiables. 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 de sellar. Pero se debe considerar si el material del asiento de la válvula puede soportar la carga que le transmite la bola, porque la fuerza generada por la presión del fluido sobre la bola se transmitirá completamente al asiento de la válvula. Para válvulas de bola flotante de mayor tamaño, porque cuando la presión es alta, el par de funcionamiento aumentará y el peso de la bola en sí es grande. La distribución de la presión generada por el peso sobre la superficie de sellado del asiento de la válvula es desigual. Normalmente, la presión en el semicírculo en el plano horizontal del diámetro del orificio es pequeña y la presión en el semicírculo inferior es grande. Se producirá un desgaste desigual del asiento de la válvula y fugas. Por lo tanto, las válvulas de bola flotante son generalmente adecuadas para válvulas de tamaño inferior a 8 ”.

b. Válvula de bola montada en muñón

La bola se conecta con el vástago superior y el muñón inferior, o se convierte en una bola de tipo de acoplamiento integral, donde la bola está forjada (soldada) con el muñón superior y el muñón inferior para integrarse en la placa del rodamiento / muñón. Por tanto, la bola se mueve libremente perpendicular al cuerpo de la válvula pero no a lo largo del eje del canal. Por lo tanto, cuando la válvula de bola montada en muñón está en funcionamiento, toda la fuerza generada por la presión del fluido sobre la bola se transmite al cojinete / muñón. La bola no se empujará hacia el asiento de la válvula. Por lo tanto, el asiento de la válvula no estará sujeto a una presión excesiva. La válvula de bola montada en muñón tiene un par bajo, una pequeña deformación del asiento de la válvula debido a una presión excesiva. Tiene un rendimiento de sellado estable, una larga vida útil, adecuado para alta presión y un diámetro de válvula más grande.

Válvula de bola montada en muñón

La clave para el sellado de una válvula de bola montada en muñón es la selección correcta del diseño del asiento de la válvula con resorte. Diseñe adecuadamente la dimensión del asiento, utilice completamente la presión del fluido y la fuerza del resorte para cumplir con los requisitos de sellado.

2) tipos de válvulas de bola por tipo de instalación de bola

Se puede dividir en entrada superior, entrada lateral, entrada diagonal, etc. Para la válvula de bola de entrada lateral, según la aplicación y el tamaño de la válvula, el cuerpo de la válvula tiene dos tipos: cuerpo de una pieza y cuerpo dividido. La válvula de bola de cuerpo dividido se divide en tipo de dos piezas y tipo de tres piezas.

  a. Válvula de bola de entrada superior

La característica de la válvula de bola de entrada superior es que el cuerpo de la válvula es de una sola pieza, se cubre en la parte superior con un bonete, y la bola, el anillo de sello y el asiento de la válvula están instalados desde la parte superior del cuerpo de la válvula.

Top Entry Ball Valve

Las ventajas de las válvulas de bola de entrada superior: al revisar o reemplazar el asiento de la válvula, no es necesario quitar la válvula de la tubería. Puede abrir el capó en línea y quitar la bola. Es muy adecuado para tuberías subterráneas, especialmente para la industria de la energía nuclear. Para la válvula de bola de 3 vías, la válvula de bola de 4 vías y las válvulas de bola de múltiples vías, debido a sus esferas / bolas grandes, es muy difícil de instalar o quitar de cualquier extremo de la válvula y de la cavidad del cuerpo de la válvula de bola de múltiples vías en sí es muy grande y pesado. La válvula de bola de entrada superior es más adecuada que la válvula de bola de entrada lateral.

Las desventajas de la válvula de bola de entrada superior son el tamaño y el peso, que suelen ser muy grandes y pesados. Generalmente, no es adecuado para aplicaciones de alta presión.

  b. Válvula de bola de entrada lateral

• Cuerpo de una pieza de entrada lateral

La bola se instala desde un extremo de la válvula, y el asiento de la válvula y la bola se fijan y comprimen con un manguito roscado. Esta válvula de bola tiene una estructura simple, componentes menores y es fácil de fabricar e instalar. Es adecuado para diámetros pequeños, especialmente para medios viscosos o cristalizantes, como la urea, donde el cuerpo de la válvula debe convertirse en una chaqueta de aislamiento térmico.

Válvula de bola de una pieza de entrada lateral

• Válvula de bola de cuerpo dividido de entrada lateral 2 piezas

La sección transversal vertical del cuerpo de la válvula a lo largo del eje del canal se divide en piezas asimétricas izquierda y derecha. La bola se instala en el espacio de la cavidad del cuerpo y las piezas de la válvula izquierda y derecha tienen bridas o roscas.

Válvula de bola de entrada lateral de 2 piezas

Debido a que el cuerpo de la válvula está dividido en dos piezas, en comparación con el tipo integral, la mitad del cuerpo de la válvula es más liviana, fácil de fundir (forjar) y mecanizar.

• Válvula de bola de cuerpo dividido de entrada lateral 3 piezas

Válvula de bola de entrada lateral de 3 piezas

Para válvulas de bola con tamaños nominales más grandes, con el fin de facilitar el proceso de fabricación y montaje, a menudo se utiliza el diseño de cuerpo de tres piezas con entrada lateral. El cuerpo de la válvula está dividido en tres piezas a lo largo de la sección transversal que es perpendicular al eje del canal en los dos asientos de válvula simétricos bilateralmente al vástago de la válvula. La apariencia de la válvula es igual, ordenada y amigable con la fabricación. La desventaja es que el extremo con brida aumentará el peso.
 

2. Estructura y principios de funcionamiento de la válvula de bola

La válvula de bola está construida principalmente con cuerpo de válvula, asiento, bola, vástago de válvula, manija (u otro dispositivo de conducción). La válvula de bola utiliza una bola con un orificio pasante redondo como parte de apertura y cierre. La bola gira con el vástago de la válvula para lograr la acción de apertura y cierre. La función principal de la válvula de bola es cortar o conectar. El principio de funcionamiento es aplicar un cierto par en el extremo superior del vástago de la válvula con la ayuda de una manija u otro dispositivo de accionamiento y transmitirlo a la bola, de modo que la bola gire alrededor del eje perpendicular al paso de flujo en 90 °. . Cuando el orificio de la esfera / bola y la línea central de la válvula del paso del cuerpo coinciden o es vertical, indica que la válvula de bola se ha abierto o cerrado completamente, para lograr el propósito de abrir y cerrar el paso.
 

3. Estándar y aplicación de diseño de válvulas de bola

API 608 《Válvulas de bola de metal: bridas, roscadas y extremos de soldadura》

API 6D 《Especificación para tuberías y válvulas de tuberías》

ISO 7121 《Válvulas de bola de acero para aplicaciones industriales de uso general》

ISO 14313 《Industrias de petróleo y gas natural-Sistemas de transporte por tuberías-Válvulas de tuberías》

BS EN ISO 17292 《Válvulas de bola de metal para industrias del petróleo, petroquímicas y afines》

AWWA C507 《Válvulas de bola, 6 pulg. A través de 60 pulg. (150 mm Hasta 1.500 mm)》

ASME B16.5 《Bridas de tubería y accesorios con bridas NPS 1/2 a NPS 24 métricas / pulgadas estándar》

ASME B16.10 《Dimensiones de válvulas cara a cara y de extremo a extremo》

ASME B16.34 《Válvulas – Bridas, roscadas y extremos de soldadura》

ASME B16.25 《Extremos de soldadura a tope》

API 607 《Prueba de fuego para válvulas de cuarto de vuelta y válvulas equipadas con asientos no metálicos》
 

4. Ventajas de la válvula de bola

1) baja resistencia al flujo, la válvula de bola de puerto completo tiene una resistencia al flujo casi nula

2) diseño simple, pequeño en tamaño y peso

3) sello hermético confiable. En la actualidad, el material de la superficie de sellado de las válvulas de bola es plástico ampliamente utilizado, que tiene un buen rendimiento de sellado. Puede lograr un sellado completo, cero fugas y ha sido ampliamente utilizado en sistemas de vacío.

4) Operación amigable, apertura / cierre rápido, completamente abierta a completamente cerrada con solo un giro de 90 °. Adecuado como válvula remota.

5) Fácil mantenimiento, configuración simple con sello dinámico que es fácil de reemplazar.

6) Cuando está completamente abierto o completamente cerrado, la superficie de sellado del asiento y la bola no entra en contacto con el medio cuando el flujo medio. Por lo tanto, la superficie de sellado no se contaminará ni erosionará fácilmente.

7) Se puede aplicar una amplia aplicación desde un diámetro pequeño hasta unos pocos milímetros, un diámetro grande hasta unos pocos metros, y de alto vacío a alta presión.

8) El cierre abierto de la válvula de bola tiene un efecto de limpieza, por lo que es adecuado para medios con partículas flotantes.
 

5. Mantenimiento de válvula de bola

1) Inspeccione la apariencia de la válvula de bola;

2) Compruebe si el actuador y el sistema de soporte relacionado tienen fugas de aceite;

3) Revise el cuerpo de la válvula de bola y los accesorios, bridas y otros puntos de sellado para detectar fugas;

4) Purga de la válvula de bola, la purga regular de la válvula de bola es un medio eficaz para garantizar que la cavidad de la válvula y el sistema de sellado estén limpios

5) Verifique la cavidad interna de la válvula de bola, después de drenar la válvula, después de un intervalo de 10 a 20 minutos, abra la válvula de drenaje nuevamente para verificar si hay fugas en la válvula.

6) Para la válvula de bola manual, completamente abierta o completamente cerrada más de dos veces, verifique si la válvula de apertura cerrada está funcionando. Solo se permite operar a un operador. No se permite una presión y fuerza excesivas al operar la válvula. Para las válvulas que no se operan durante mucho tiempo o que se usan en ambientes de baja temperatura, puede haber problemas con la acumulación de material extraño o atasco en la válvula. Antes de operar la válvula de bola, primero debe inyectar una pequeña cantidad de líquido de limpieza o grasa para proteger el sello de la válvula.

7) Verifique si la operación de la válvula completamente abierta o completamente cerrada está funcionando, verifique si hay un fenómeno de bloqueo, si el par de la válvula es demasiado grande (la operación por una sola persona es difícil), el líquido de limpieza debe inyectarse para limpiar completamente y mueve la válvula

8) Se corrigieron todos los problemas identificados.
 

6. Guía de selección de válvulas de bola

1） Para tuberías de petróleo y gas natural y tuberías que necesitan ser limpiadas y enterradas bajo tierra, seleccione una estructura de válvula de bola totalmente soldada y de paso total; para una válvula sobre tierra, elija una válvula de bola con una conexión soldada o bridada de puerto completo; Para la tubería y el equipo de almacenamiento de aceite de producto, seleccione la válvula de bola con brida

2） En el sistema de tuberías de gas, es recomendable elegir una válvula de bola montada en muñón que esté estrictamente desengrasada y con conexión de brida. Para sistemas de tuberías y dispositivos de medios de baja temperatura, se deben seleccionar válvulas de bola de baja temperatura con bonetes extendidos.

3） En el sistema de tuberías del dispositivo de craqueo catalítico del dispositivo de refinación de petróleo, se puede seleccionar una válvula de bola tipo vástago ascendente. En el equipo y el sistema de tuberías de medios corrosivos como ácidos y álcalis en el sistema químico, es apropiado seleccionar una válvula de bola de acero inoxidable completa hecha de acero inoxidable austenítico con PTFE como anillo de asiento.

4） Los sistemas metalúrgicos, los sistemas de energía eléctrica, las instalaciones petroquímicas y los sistemas o dispositivos de tuberías medianas de alta temperatura en los sistemas de calefacción urbana pueden usar válvulas de bola selladas de metal a metal. Cuando se requiere un ajuste de flujo, se puede seleccionar un engranaje helicoidal, una válvula de bola de ajuste neumático o eléctrico con abertura en forma de V