Válvula de bola de alta presión

¿Qué es una válvula de bola de alta presión?

Una válvula de bola de alta presión es una válvula de bola que puede funcionar a más de 500 psi sin que el cuerpo de la válvula se dañe. Las válvulas de bola de alta presión utilizan una bola con un orificio en su centro para abrir o cerrar el flujo de fluido. La bola hace un cuarto de vuelta o un ángulo de 90^o para permitir o bloquear el flujo de fluido. Cuando el orificio de la bola está en línea con el flujo de fluido, la válvula está abierta. La válvula de bola de alta presión se cierra cuando la bola pivota a 90^o mediante una manivela o un actuador. Las válvulas de bola de alta presión son muy resistentes para soportar altas presiones y temperaturas. Además, las válvulas de bola de alta presión son duraderas, lo que las hace capaces de conservar su alta calidad incluso cuando se utilizan durante muchos ciclos. Las válvulas de bola de alta presión están fabricadas con materiales metálicos como el acero inoxidable y los materiales de acero. Las válvulas de bola de alta presión se conectan mediante una conexión de tipo compresión o roscada o mediante pernos y tuercas.

Figura: Válvula de bola de alta presión.

Componentes de las válvulas de bola de alta presión

Cuerpo

El cuerpo de una válvula de bola de alta presión es la parte que contiene todos los componentes internos de la válvula. El cuerpo está fabricado con materiales resistentes como el acero inoxidable, el acero al carbono y otros materiales metálicos resistentes. También se utilizan materiales antiestáticos para garantizar la durabilidad y el buen funcionamiento de la válvula.

Vástago

El vástago es el componente de las válvulas de bola de alta presión que conecta el actuador o el volante con la bola para mejorar el control del flujo de fluido. El vástago también está hecho de material resistente para que transmita el par de apertura y cierre, así como para que funcione en aplicaciones de alta presión y alta temperatura.

Asientos

Los asientos son componentes internos de una válvula de bola de alta presión que se refuerzan con anillos de asiento para garantizar una válvula sin fugas. El asiento puede ser metálico o de otros materiales, como un elastómero.

Bola

La bola es el componente de una válvula de bola de alta presión fabricada con un material resistente, como el acero, en función de la aplicación de la válvula. La bola es responsable de bloquear o permitir el flujo de fluido en una válvula de bola de alta presión. La superficie de la bola está perforada para mejorar la distribución uniforme de la presión. Las válvulas de bola de alta presión pueden tener bolas de paso reducido o bolas de paso total. Las bolas de paso reducido son mejores en aplicaciones en las que hay que minimizar la presión del flujo de fluido limitando el caudal. Las bolas de paso total se utilizan cuando se necesita un flujo de fluido sin restricciones.

Actuador

Las válvulas de bola de alta presión se activan y desactivan mediante el uso de actuadores manuales, eléctricos o neumáticos. Los actuadores manuales son manejados por operadores de válvulas. Los actuadores eléctricos y neumáticos se utilizan en aplicaciones de muy alta presión que pueden ser automatizadas.

Recorte

Los embellecedores son las piezas reemplazables o desmontables de las válvulas de bola de alta presión que entran en contacto con el flujo de fluido. Estos componentes incluyen el vástago, las superficies de asiento, la bola y las juntas.

Figura: Componentes de la válvula de bola de alta presión.

¿Cómo funciona una válvula de bola de alta presión?

Para abrir una válvula de bola de alta presión, el actuador o volante gira 90^o . Por lo tanto, el actuador/volante que está conectado al vástago hace girar el vástago. El vástago está conectado a la bola, de modo que cuando el vástago gira, la bola gira. La bola de la válvula de bola de alta presión gira lo suficiente como para que el lado hueco de la bola sea colineal con la tubería, por lo que el fluido fluirá sin restricciones a través de la válvula. Para detener el flujo de fluido, el actuador vuelve a girar para hacer un giro de 90^o . Esta rotación hace que la bola gire de manera que el lado hueco de la bola se vuelva perpendicular a la tubería. De este modo, el flujo de fluido se detendrá ya que la presión del fluido hará que los asientos y la bola formen un sello firme.

Tipos de válvulas de bola de alta presión

Válvula de bola de alta presión de entrada superior

Se trata de una válvula de bola de alta presión en la que la bola se monta desde la parte superior. Este tipo de diseño de válvula de bola de alta presión permite realizar el mantenimiento de la bola y los asientos sin desconectar la válvula de la tubería. La válvula bola de alta presión de entrada superior puede limpiarse mientras sigue conectada a la tubería principal. En la mayoría de los casos, las válvulas de bola de alta presión de entrada superior se fabrican mediante el método de fundición, que requiere una prueba no destructiva para comprobar los defectos del proceso de fundición. Las válvulas de bola de alta presión de entrada superior tienen un número mínimo de conexiones, lo que reduce las posibilidades de fugas.

Figura: Válvula de bola de alta presión de entrada superior.

Válvula de bola de alta presión de entrada lateral

La válvula de bola de alta presión de entrada lateral es una válvula de bola en la que la bola se ensambla desde su parte lateral. En la mayoría de los casos, el cuerpo de la válvula de bola de alta presión de entrada lateral consta de dos o tres partes. Las partes de esta válvula de bola de alta presión se conectan mediante pernos y tuercas. El cuerpo de la válvula de bola de alta presión de entrada lateral se fabrica con un material resistente, como el acero. Las válvulas de bola de alta presión de entrada lateral son fáciles de montar. Los componentes de ajuste de esta bola de alta presión están correctamente alineados.

Figura: Válvula de bola de alta presión de entrada lateral.

Válvula de bola de alta presión de dos vías

Se trata de una válvula de bola de alta presión que tiene dos puertos, uno para la entrada y otro para la salida. Este tipo de válvula de bola de alta presión permite que el fluido fluya directamente desde el puerto de entrada al de salida a través de la bola. Esto ayuda a reducir la caída de presión ya que no hay cambio en la dirección del flujo. Una válvula de bola de alta presión de dos vías es adecuada para aplicaciones de encendido/apagado que trabajan con fluidos y lodos.

Válvula de bola de alta presión de tres vías

Una válvula de bola de alta presión de tres vías es una válvula con tres puertos. Este diseño de válvula de bola de alta presión utiliza una formación en T o en L. Con este diseño, una válvula de bola de alta presión de tres vías es capaz de realizar diferentes manipulaciones del flujo de fluido como mezclar o desviar el flujo de fluido. Cuando el actuador o la manija de esta válvula de bola de alta presión se enciende, hace girar la bola para alinear el orificio de la bola con los puertos de entrada y salida de la válvula. La válvula de bola de alta presión de tres vías con configuración en forma de L permite el flujo de fluido a través de un ángulo de 90^o de un puerto a otro (desviación de fluido). La válvula de bola de alta presión de tres vías con configuración en forma de T permite el flujo de fluido de un puerto a otro (desviación de fluido) y también permite que el flujo de fluido de dos puertos se mezcle y luego se expulse a la tubería.

Figura: Válvula de bola de alta presión de tres vías.

Válvulas de bola de alta presión con bridas

Las válvulas de bola de alta presión con extremos embridados son válvulas de bola de una o dos piezas que tienen extremos embridados con orificios para los pernos que conectan la válvula a la tubería. Este tipo de válvula de bola de alta presión puede instalarse o retirarse fácilmente del sistema de tuberías. Estas válvulas están fabricadas con materiales metálicos resistentes que pueden ayudarlas a soportar la alta presión y las altas temperaturas asociadas al flujo de fluidos, así como a los lodos.

Figura: Válvula de bola de alta presión con bridas.

Válvula de bola de alta presión con muñón

Se trata de una válvula de bola de alta presión que tiene la bola apoyada en un eje adicional llamado muñón. El muñón mantiene la bola de la válvula en su posición y reduce el movimiento de la bola a su eje. La bola en esta válvula de bola de alta presión se mueve sólo si el vástago o el eje giran. Las válvulas de bola de alta presión con muñón también tienen asientos cargados con resortes. Los resortes son activados por la presión del fluido de entrada hacia la bola de la válvula sostenida por el muñón que ayuda a crear un sello hermético. Las válvulas de bola de alta presión con muñón funcionan eficazmente con amplios niveles de presión. Las válvulas de bola de alta presión Trunnion funcionan más fácilmente con un actuador pequeño o con un par de funcionamiento más bajo.

Figura: Válvula de bola de alta presión de muñón.

Actuadores utilizados en válvulas de bola de alta presión

• Actuadores manuales. Es el caso en el que el operador abre o cierra la válvula girando el volante con las manos. Este actuador se utiliza en válvulas de bola de alta presión con aplicaciones mínimas de alto ciclo.
• Actuadores neumáticos. Son actuadores que utilizan aire comprimido para abrir o cerrar la válvula de bola de alta presión. Este actuador se utiliza en aplicaciones que necesitan tiempos de ciclo rápidos y alta durabilidad.
• Actuadores eléctricos. Son actuadores que utilizan la electricidad para alimentar un motor eléctrico que acciona un mecanismo mecánico para abrir/cerrar la válvula de bola de alta presión.
• Actuadores hidráulicos. Son actuadores que utilizan un fluido presurizado como el aceite y el agua. Los actuadores hidráulicos proporcionan más par que los otros actuadores para abrir o cerrar la válvula de bola de alta presión.

Aplicaciones de la válvula de bola de alta presión

• Las válvulas de bola de alta presión se utilizan en las industrias químicas para abrir/cerrar, mezclar o distribuir diferentes compuestos utilizados en la fabricación de medicamentos.
• Las válvulas de bola de alta presión se utilizan en las industrias de la construcción.
• Las válvulas de bola de alta presión se utilizan en las industrias agrícolas.
• Se utilizan en el control del flujo de petróleo y gas.
• Se utilizan en aplicaciones de protección contra incendios.
• Estas válvulas se utilizan en aplicaciones marinas y de alta mar.
• Las válvulas de bola de alta presión se utilizan en las centrales eléctricas de vapor.
• Estas válvulas se utilizan en aplicaciones de calentamiento, mezcla y desviación de fluidos.
• Las válvulas de bola de alta presión se utilizan en las industrias mineras.

Ventajas de la válvula de bola de alta presión

• Las válvulas de bola de alta presión tienen una gran resistencia.
• Las válvulas de bola de alta presión pueden soportar altas temperaturas.
• Las válvulas de bola de alta presión son resistentes a la corrosión y a la abrasión.
• Estas válvulas pueden trabajar en fluidos y lodos.
• Las válvulas de bola de alta presión son adecuadas para una amplia gama de aplicaciones de presión.
• Estas válvulas son fáciles de manejar.
• Estas válvulas son eficaces, ya que no necesitan lubricación y proporcionan un cierre hermético sin fugas.
• Los diseños de las válvulas de bola de alta presión, como el tipo de entrada superior, son fáciles de limpiar y reparar.

Desventajas de la válvula de bola de alta presión

• Las válvulas de bola de alta presión son más caras que otras válvulas.
• Algunos diseños de válvulas de bola de alta presión son difíciles de limpiar, lo que restringe su uso en aplicaciones alimentarias, de bebidas y farmacéuticas.
• Las válvulas de bola de alta presión son susceptibles de sufrir desgaste, especialmente cuando se utilizan para aplicaciones de estrangulamiento.
• Las válvulas de bola de alta presión son pesadas.

Solución de problemas de las válvulas de bola de alta presión

Fugas en el asiento

• Suciedad alrededor del asiento. Limpie/elimine la suciedad.
• El asiento está dañado. Sustituya el asiento. Intente determinar la causa del daño para evitarlo en el futuro.

Fuga a través del cuerpo

• La carrocería está dañada. Repare o sustituya la carrocería en consecuencia.
• La junta del cuerpo está dañada. Sustituya la junta.
• Conexiones sueltas en pernos, tuercas, tornillos, roscas. Apriete las conexiones como corresponde.

Fugas a través de la empaquetadura del prensaestopas

• Pernos del prensaestopas flojos. Apriete los pernos con el par de apriete recomendado.
• Empaquetadura del prensaestopas desgastada. Sustituya la empaquetadura del prensaestopas.

Fuga a través del vástago

• Vástago roto. Retire el vástago para inspeccionarlo. Si está dañado, sustitúyalo si es necesario.
• Junta tórica del vástago dañada. Inspeccione las juntas tóricas y, si están dañadas, sustitúyalas.
• Bola dañada. Sustituya la bola de la válvula.

La manilla o el actuador no funcionan

• Obstrucción interna o acumulación de residuos. Desmonte la válvula de bola de alta presión para inspeccionar el mecanismo de la manilla/actuador. Retire/limpie los residuos que bloquean el mecanismo de cierre/apertura.
• Daño químico en el mecanismo de la manija/actuador. Inspeccione el mecanismo de apertura/cierre de la válvula para comprobar la compatibilidad química con el medio. Sustituya/repare los componentes dañados.
• Mango roto. Sustituya el mango.

Resumen

Las válvulas de bola de alta presión son válvulas de bola utilizadas en aplicaciones de alta presión por encima de 500 psi. Las válvulas de bola de alta presión tienen la bola con un orificio por el que pasa el medio. Las válvulas de bola de alta presión funcionan girando la bola a través de 90^o que abre/cierra el flujo de fluido a través de la válvula. El fluido fluye a través del orificio de la bola cuando el orificio es colineal con la tubería. Una válvula de bola de alta presión se cierra cuando la bola gira 90^o de manera que el orificio se vuelve perpendicular a la tubería. Las válvulas de bola de alta presión son válvulas resistentes fabricadas con materiales metálicos resistentes como el acero inoxidable, el acero al carbono y el hierro fundido, entre otros materiales. Las válvulas de bola de alta presión se utilizan en diferentes aplicaciones como la minería, las industrias del petróleo y el gas, las industrias químicas, la construcción, la protección contra incendios y las centrales eléctricas de vapor, las aplicaciones marinas y de alta mar, entre otras. Hay varios tipos de válvulas de bola de alta presión que incluyen las válvulas de bola de alta presión de dos vías, las válvulas de bola de alta presión de tres vías, las válvulas de bola de alta presión con muñón, las válvulas de bola de alta presión con brida, las válvulas de bola de alta presión con entrada superior y las válvulas de bola de alta presión con entrada lateral.