Explorando el reino pionero de las válvulas de bola Desde su invención hasta su dominio industrial moderno

La invención de la válvula de bola puede considerarse un avance revolucionario en la industria de las válvulas, ya que ofrece muchas soluciones únicas para satisfacer los requisitos modernos de control de caudal. Sin embargo, sus ventajas únicas no se manifestaron inicialmente. Al principio, debido a la falta de tecnología de mecanizado para producir bolas verdaderamente esféricas y al uso limitado de materiales de sellado relacionados con el caucho natural, las válvulas de bola no podían aplicarse en entornos industriales.

Durante el periodo comprendido entre la Segunda Guerra Mundial y la década de 1950, las tecnologías de procesamiento desarrolladas con fines bélicos introdujeron las ventajas únicas de las válvulas de bola en las aplicaciones militares. El desarrollo de materiales sintéticos como el politetrafluoroetileno (PTFE), conocido comúnmente por la marca Teflon, allanó el camino para la aplicación industrial de las válvulas de bola.

Hoy en día, las válvulas de bola se utilizan ampliamente para controlar el flujo de líquidos, gases e incluso sólidos. Estas aplicaciones abarcan desde temperaturas de -450°F (-267°C) hasta más de 1600°F (871°C), y los rangos de presión pueden extenderse desde el vacío total hasta más de 20.000 psi.

El desarrollo de las válvulas de bola en China se originó a partir de dos sistemas independientes y pasó por tres etapas principales:

1. Primera etapa (finales de los 50 a finales de los 70): La exposición de una válvula de bola flotante de Japón en 1958 llevó al desarrollo de la válvula de bola flotante de la serie Q41 y la válvula de bola fija de la serie Q47, que se basaba en la estructura de la válvula de bola fija introducida desde la japonesa KTM.
2. Segunda etapa (de principios de los 80 a finales de los 90): Tras la reforma y la apertura, China adoptó los productos de valvulería estadounidenses y las normas ASME/ANSI para el diseño, la fabricación y el ensayo de válvulas. En este periodo se introdujeron las válvulas de bola estándar americanas. Un acontecimiento importante fue la creación de la primera empresa conjunta chino-extranjera en 1992 entre JAMESBURY de Estados Unidos y la fábrica original de válvulas de Shanghai. Esta empresa introdujo válvulas de bola de alto rendimiento y válvulas de mariposa de alto rendimiento basadas en el principio de sellado flexible inducido por el medio, elevando significativamente el nivel técnico general de las válvulas chinas.
3. Tercera Etapa (Siglo XXI en adelante): Desde principios del siglo XXI, China logró avances significativos en válvulas de bola para tuberías de larga distancia y válvulas de bola con asiento metálico.

Los principales componentes de una válvula de bola son el cuerpo, la bola, el asiento y el vástago, para los que se utilizan diversos materiales. La válvula de bola puede proporcionar múltiples conexiones de puerto, incluyendo conexiones embridadas, roscadas, soldadas y obleas.

Cuerpo: El cuerpo de una válvula de bola puede fabricarse con diversos metales, como latón, bronce, aluminio, hierro, acero al carbono, acero inoxidable, aleaciones a base de níquel y metales reactivos como titanio, tantalio y circonio. También pueden utilizarse materiales plásticos y poliméricos, como el PVC, el polietileno y el polipropileno, ya sea como material principal o como revestimiento. El diseño básico del cuerpo cumple las normas ASME.

Bola: El elemento de control de caudal de una válvula de bola es la bola. Actúa sobre el asiento para impedir o controlar el flujo a través de la válvula. Las bolas pueden estar hechas de diversos materiales, como metales, cerámica o plástico. Las bolas metálicas pueden someterse a revestimientos o tratamientos superficiales para mejorar propiedades como la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión o la dureza.

Asiento: Las mejoras en el diseño y la tecnología de los asientos han ampliado la gama de aplicaciones de las válvulas de bola. Los asientos ofrecen diversas funciones según el diseño de la válvula y el material del asiento. Los diseños de asiento blando, a menudo denominados diseños de “casete” o “labio flexible”, reducen el par y prolongan la vida útil. Los materiales del asiento incluyen caucho (por ejemplo, caucho de cloropreno y caucho de nitrilo), fluoropolímeros (por ejemplo, PTFE, TFM, PBI y PFA), polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE), polieteretercetona (PEEK), Delrin y nailon.

Vástago: El vástago es responsable de girar la válvula de bola a la posición abierta o cerrada o a una posición intermedia para el control del flujo. Los materiales del vástago deben soportar la presión del cuerpo, la bola o el asiento, y mantener una resistencia suficiente para soportar el par aplicado durante el funcionamiento de la válvula. Los materiales habituales para los vástagos incluyen materiales de mayor resistencia y resistentes a la corrosión.

El artículo también profundiza en la aplicación de las válvulas de bola en diversas industrias, como la petroquímica, los sistemas de abastecimiento y drenaje de agua, la generación de energía, la alimentaria y farmacéutica, los sistemas de refrigeración y aire acondicionado y la ingeniería naval.

El diseño compacto, el funcionamiento sencillo, la facilidad de mantenimiento y el rendimiento versátil hacen de las válvulas de bola un diseño dominante en las aplicaciones industriales modernas. A medida que las industrias dan cada vez más prioridad a la seguridad, la protección del medio ambiente, la mejora de la eficiencia y la reducción de costes, las válvulas de bola, con su valor único, desempeñan un papel crucial para garantizar una producción segura y un funcionamiento eficiente en la industria moderna.