Válvula de bola de alta temperatura

¿Qué es una válvula de bola de alta temperatura?

Las válvulas de bola de alta temperatura son válvulas que pueden funcionar a temperaturas muy altas, por encima de 400^o C. Las válvulas de bola de alta temperatura deben estar fabricadas con materiales metálicos muy resistentes que tengan un punto de fusión elevado. Algunos materiales metálicos, como las aleaciones de aluminio, comienzan a debilitarse a medida que aumenta la temperatura. Materiales como el bronce no se recomiendan para su uso como válvula de bola de alta temperatura, ya que al aumentar la temperatura cambia sus propiedades, lo que puede alterar el fluido que se controla. A la hora de seleccionar una válvula de bola de alta temperatura, lo primero que hay que tener en cuenta son los materiales con los que se ha fabricado dicha válvula. La temperatura de trabajo prevista para esa válvula de bola de alta temperatura debe ser compatible con los componentes internos y el cuerpo de la válvula. Los componentes internos de la válvula también deben estar hechos de materiales metálicos muy resistentes con un punto de fusión elevado. Las válvulas de bola de alta temperatura se utilizan en aplicaciones como las industrias petroquímica, de fertilizantes, química, metalúrgica y de energía eléctrica. El material metálico más común que garantiza un funcionamiento fiable cuando se utiliza para fabricar válvulas de bola de alta temperatura es el acero al carbono y el acero inoxidable, que tienen puntos de fusión elevados de 1425^o C a 1540°C a 1400^o C a 1530°C respectivamente. Las válvulas de bola de alta temperatura son manuales o se accionan mediante un actuador. Las válvulas se conectan a la tubería mediante pernos y tuercas o mediante el método de soldadura.

¿Cómo funciona una válvula de bola de alta temperatura?

La válvula de bola de alta temperatura está formada por una bola con un orificio en su parte central. La válvula de bola de alta temperatura se acciona mediante un volante, una palanca manual o un actuador. El volante y la palanca manual se utilizan para las válvulas manuales, mientras que el actuador se utiliza para las válvulas de bola accionadas. El volante o el actuador están conectados a la bola a través de un componente conocido como vástago. Para abrir una válvula de bola de alta temperatura, el volante o la palanca manual, o el actuador, giran. La fuerza de rotación se transmite a la bola a través del vástago de la válvula, lo que hace que el orificio de la bola gire y se alinee con la tubería. Una vez que el orificio de la bola en la válvula de bola de alta temperatura se pone en línea con la tubería, el fluido fluye al no estar bloqueado por la bola. Para cerrar la válvula de bola de alta temperatura, la palanca o el volante, o el actuador, gira en la dirección opuesta a la que giraba cuando se abría. Esto hace que el orificio de la bola de la válvula de bola de alta temperatura gire y se vuelva perpendicular a la tubería. En este caso, la bola bloquea el fluido de la tubería y, por tanto, se dice que la válvula de bola de alta temperatura está en estado cerrado.

Figura: Funcionamiento de una válvula de bola de alta temperatura.

Tipos de válvulas de bola de alta temperatura

Válvula de bola de dos piezas para altas temperaturas

Se trata de una válvula de bola de alta temperatura cuyo cuerpo está formado por dos piezas. Las dos piezas se acoplan entre sí mediante una conexión de rosca, soldadura o pernos y tuercas. Una de las dos piezas de una válvula de bola de alta temperatura constituye una junta de extremo y la bola, mientras que la segunda pieza constituye las partes internas y la otra junta de extremo. La válvula de bola de alta temperatura de dos piezas es muy común en el mercado y en las aplicaciones industriales porque puede desmontarse para su inspección, limpieza, reparación y mantenimiento. Además, esta válvula es de tamaño reducido y peso ligero en relación con otras válvulas de bola.

Figura: Válvula de bola de dos piezas para alta temperatura.

Válvula de bola de tres piezas para altas temperaturas

Se trata de una válvula de bola de alta temperatura de tres piezas. Las tres piezas consisten en el cuerpo de la válvula y dos juntas de extremo. Las tres piezas se mantienen unidas mediante pernos y tuercas, como se muestra en la figura siguiente. Los extremos de la válvula de bola de alta temperatura de tres piezas se ajustan a la tubería mediante soldadura, pernos o roscado. Las válvulas de bola de alta temperatura de tres piezas pueden limpiarse, inspeccionarse y repararse fácilmente mientras están conectadas a la tubería sin tener que retirarlas. La válvula bola de tres piezas para altas temperaturas es adecuada para su uso en aplicaciones que requieren reparaciones y mantenimiento frecuentes o que necesitan altos niveles de higiene, como en el sector farmacéutico, alimentario y de bebidas, ya que pueden limpiarse de forma eficaz y sencilla.

Figura: Válvula de bola de tres piezas para alta temperatura.

Válvula de bola de alta temperatura de entrada lateral

Se trata de válvulas de bola de alta temperatura que se montan por los lados, como se muestra en la figura siguiente. Las válvulas de bola de alta temperatura de entrada lateral son válvulas de bola de gran tamaño fabricadas con materiales metálicos resistentes para ayudarlas a trabajar en aplicaciones de alta temperatura y alta presión. Entre las aplicaciones en las que se utilizan las válvulas de bola de alta temperatura de entrada lateral se encuentran las industrias petroquímicas, el petróleo, el gas y las centrales eléctricas de vapor. Las válvulas de bola de alta temperatura de entrada lateral constan de dos o tres piezas. Las piezas se fabrican mediante el método de forjado. Una vez fabricadas las piezas, se ensamblan con tornillos y tuercas para formar el producto final de la válvula de bola de alta temperatura de entrada lateral. Una de las ventajas de una válvula de bola de alta temperatura de entrada lateral es que puede inspeccionarse, limpiarse y repararse mientras está en el campo. Además, los componentes internos de la válvula pueden alinearse con facilidad.

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

Válvula de bola de alta temperatura de entrada superior

Se trata de una válvula de bola de alta temperatura que se ensambla por la parte superior. Las válvulas de bola de entrada superior se fabrican mediante el método de fundición. Esto ayuda a reducir las posibilidades de fuga de fluidos. El cuerpo de la válvula y el bonete están conectados en la parte superior. Las válvulas de bola de alta temperatura de entrada superior facilitan la inspección, limpieza y reparación desde la parte superior sin necesidad de retirar la válvula de la tubería. Las válvulas de bola de alta temperatura de entrada superior se someten a pruebas no destructivas para garantizar que no tienen defectos que puedan provocar fugas de fluido durante su uso. Las válvulas de bola de alta temperatura de entrada superior se conectan a la tubería mediante pernos o mediante soldadura. Las válvulas de bola de entrada superior son adecuadas para su uso en aplicaciones que necesitan válvulas resistentes a prueba de incendios o válvulas en las que se pueden mantener altos niveles de higiene mediante una limpieza regular.

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

Válvulas de bola de alta temperatura de cuerpo soldado

Las válvulas de bola de alta temperatura de cuerpo soldado son válvulas de bola que se ensamblan mediante el método de la soldadura. El cuerpo de esta válvula de bola de alta temperatura se construye conectando todas las piezas mediante soldadura. Después de soldar el cuerpo, se realiza una prueba no destructiva a lo largo del perímetro del cuerpo de la válvula en las uniones soldadas para garantizar que no haya defectos que puedan causar fugas de líquido.

Uno de los principales retos asociados a las válvulas de bola de alta temperatura de cuerpo soldado es que no pueden limpiarse, repararse o inspeccionarse sobre el terreno. Estas válvulas se utilizan en aplicaciones en las que no se prevé ningún tipo de mantenimiento, por ejemplo, en sistemas submarinos y de transmisión de gas, entre otros.

Figura: Válvula de bola de alta temperatura de cuerpo soldado.

Válvula de bola de alta temperatura de puerto completo

Se trata de una válvula de bola de alta temperatura que tiene un diámetro interior de bola del mismo tamaño que el diámetro de la tubería. Con una válvula de bola de alta temperatura de puerto completo, no hay pérdidas por fricción, lo que hace que sea eficiente energéticamente. El diseño de una válvula de bola de alta temperatura de puerto completo facilita su limpieza. El reto asociado a esta válvula es que la bola y el cuerpo de la válvula son más grandes en relación con las válvulas de puerto estándar. Por ello, las válvulas de bola de alta temperatura de paso total son más caras que las válvulas estándar o de paso reducido. Las válvulas de bola de alta temperatura de paso total se utilizan cuando se requiere una baja resistencia al fluido, por ejemplo, en las tuberías de aspiración de las bombas, donde la caída de presión afecta al rendimiento de la bomba. Además, la válvula de bola de alta temperatura de paso total es adecuada para su uso en aplicaciones en las que es probable que el fluido contenga sólidos que puedan acumularse y obstruir la válvula.

Válvulas de bola de puerto reducido para altas temperaturas

Se trata de válvulas de bola de alta temperatura que tienen un diámetro de bola inferior al de la tubería. Las válvulas de bola de alta temperatura de paso reducido tienen elevadas pérdidas por fricción y turbulencias debido al flujo no lineal creado por la diferencia de diámetro de la tubería y el paso de la bola. Las válvulas de bola de alta temperatura de paso reducido son adecuadas para su uso en casos en los que la pérdida de presión y la turbulencia del flujo no son preocupaciones importantes en el flujo. La principal ventaja de utilizar una válvula de bola de alta temperatura de puerto reducido es que son de menor tamaño, lo que hace que su coste sea inferior al de sus homólogas de puerto completo.

Figura: Válvula de bola de alta temperatura de puerto reducido.

Aplicaciones de las válvulas de bola de alta temperatura

• Las válvulas de bola de alta temperatura se utilizan en las industrias de petróleo crudo para aplicaciones de encendido y apagado que necesitan altas temperaturas para separar diferentes productos del petróleo crudo.
• Se utilizan en las centrales de vapor para generar electricidad.
• Las válvulas de bola de alta temperatura se utilizan en las industrias del petróleo y el gas.
• Estas válvulas se utilizan en la producción de fertilizantes.
• Las válvulas de bola de alta temperatura se utilizan en los procesos de producción de acero metalúrgico.
• Las válvulas de bola de alta temperatura se utilizan en el procesamiento de alimentos y bebidas.
• Se utilizan en las industrias farmacéuticas por su facilidad de limpieza.

Ventajas de las válvulas de bola de alta temperatura

• Las válvulas de bola de alta temperatura pueden soportar altas temperaturas sin ser distorsionadas por el calor térmico.
• Las válvulas de bola de alta temperatura son duraderas.
• Estas válvulas son versátiles, ya que pueden utilizarse en diferentes aplicaciones.
• Las válvulas de bola de alta temperatura se pueden limpiar, reparar e inspeccionar.
• Las válvulas de bola de alta temperatura son rápidas de accionar.
• Estas válvulas son lo suficientemente fuertes como para soportar altas presiones.
• Tienen un sellado perfecto sin fugas de líquido.
• Las válvulas de bola de alta temperatura pueden accionarse manualmente o mediante un actuador.

Desventajas de las válvulas de bola de alta temperatura

• Las válvulas de bola de alta temperatura no son adecuadas para aplicaciones de estrangulamiento.
• Estas válvulas se cierran y abren rápidamente, lo que hace que generen golpes de ariete y problemas de sobrepresión.
• Las válvulas de bola de alta temperatura deben instalarse en posición vertical.
• Las cavidades alrededor de los asientos y las bolas tienden a causar bloqueos debido a los sólidos, lo que puede aumentar el par de apertura/cierre y o causar el fallo de la válvula.

Solución de problemas de la válvula de bola de alta temperatura

Fuga de fluido cuando la válvula está cerrada

• Superficie de sellado dañada. Repare o sustituya la superficie de sellado.
• Asiento dañado. Repare o sustituya el asiento.
• Actuador o caja de cambios (para válvulas manuales) mal ajustados. Ajuste la sincronización del actuador o de la caja de cambios.

Funcionamiento de la bola poco fluido

• Materiales extraños entre el asiento y la bola o entre la cavidad del cuerpo y la bola. Desmonte la válvula y limpie la cavidad, el asiento y la bola.

La válvula de bola de alta temperatura es difícil de abrir/cerrar

• El asiento está dañado. Sustituya el asiento.
• La válvula experimenta una alta temperatura interna. Compruebe la temperatura de trabajo de la válvula según las recomendaciones del fabricante.
• Materiales extraños obstruyeron la cavidad del cuerpo. Desmonte la válvula y limpie los materiales.

Fuga del tallo

• Pernos de la brida sueltos. Apretar los tornillos de la brida.
• Superficie de sellado dañada. Sustituya la superficie de sellado.

Fugas en la tubería o en la junta de la válvula y la tubería

• Unión tubo-válvula floja. Apriete la conexión de la junta, ya sea con roscas o con pernos y tuercas.
• Objetos extraños en la tubería. Compruebe si la tubería está obstruida y límpiela.

Resumen

Las válvulas de bola de alta temperatura son válvulas que pueden trabajar a temperaturas elevadas de 400^o C sin sufrir cambios químicos o térmicos. Las válvulas de bola de alta temperatura se fabrican con materiales metálicos de alta resistencia y puntos de fusión elevados. Entre estos materiales se encuentran el acero inoxidable y el acero al carbono. Las válvulas de bola de alta temperatura pueden ser manuales o accionadas. Las válvulas de bola de alta temperatura son ignífugas para garantizar que puedan soportar altas temperaturas incluso cuando se utilizan para controlar el flujo de productos inflamables. Las válvulas de bola de alta temperatura se conectan a la tubería mediante roscas, pernos y tuercas o soldándolas a la tubería. Las válvulas de bola de alta temperatura se utilizan en diferentes aplicaciones, como en el sector del petróleo y el gas, aplicaciones petroquímicas, fertilizantes, centrales eléctricas de vapor, metalurgia e industrias químicas, entre otras. Los distintos tipos de válvulas de bola de alta temperatura incluyen la válvula de bola de alta temperatura de dos piezas, la válvula de bola de alta temperatura de tres piezas, la válvula de bola de alta temperatura de entrada lateral, la válvula de bola de alta temperatura de entrada superior y la válvula de bola de alta temperatura de cuerpo soldado, la válvula de bola de alta temperatura de puerto completo y la válvula de bola de alta temperatura de puerto reducido. Las válvulas de bola de alta temperatura tienen varias ventajas, como la rapidez de funcionamiento, la durabilidad, la versatilidad, la resistencia al fuego, la posibilidad de reparación, la alta resistencia y la estanqueidad.