Válvula de bola neumática

¿Qué es una válvula de bola neumática?

Una válvula de bola neumática es un tipo de válvula de bola que utiliza un actuador neumático. Este tipo de válvula es adecuada para aplicaciones de encendido y apagado. Las válvulas de bola neumáticas son rápidas de accionar, lo que ayuda a ahorrar tiempo. Las válvulas de bola neumáticas pueden ser automatizadas o semiautomatizadas en función de sus preferencias. El funcionamiento de una válvula de bola neumática depende de la rotación de una bola con un orificio. La bola de una válvula de bola neumática tiene un orificio en su parte central. Es a través de este orificio por donde pasa el fluido de una válvula de bola neumática cuando proviene del sistema de tuberías. Las válvulas de bola neumáticas se abren/cierran cuando el actuador de la válvula hace un cuarto de vuelta para permitir el flujo de fluido o bloquearlo. Las válvulas de bola neumáticas están hechas de materiales resistentes, sobre todo de metales como el acero inoxidable, el acero al carbono y el latón, entre otros materiales. El material fuerte se utiliza sobre todo para hacer el cuerpo de la válvula, que es el componente principal que determina la resistencia de la válvula frente a las aplicaciones de alta presión. Las válvulas de bola neumáticas son de varios tipos, lo que hace que estas válvulas sean útiles en muchas aplicaciones, como las que implican gases y líquidos.

Figura: Válvula de bola de accionamiento neumático.

¿Cómo funciona una válvula de bola neumática?

Una válvula de bola neumática utiliza un actuador neumático con un engranaje de cremallera para producir energía mecánica adecuada para cerrar o abrir el flujo de fluido. Una válvula de bola neumática depende del aire comprimido para generar energía de presión que se convierte en energía mecánica. En un actuador neumático, cuando se aplica la presión neumática, el pistón y la cremallera se mueven linealmente provocando el giro del piñón. El engranaje de piñón gira entonces un eje de transmisión que hace girar el vástago de la válvula de bola neumática. La bola de una válvula de bola neumática está conectada al vástago de la válvula. El vástago está conectado al actuador neumático. Para abrir una válvula de bola neumática, el actuador se enciende y, mediante la cremallera del actuador, hace girar el vástago durante 90^o lo que también hace girar la bola de la válvula a los mismos 90^o . Al girar la bola un cuarto de vuelta, se consigue que el orificio de la bola esté alineado con la tubería, permitiendo así el paso del fluido. En este caso, se dice que la válvula de bola neumática está abierta. Para cerrar la válvula de bola neumática, el actuador gira el vástago de la válvula en sentido contrario a las agujas del reloj en un ángulo de 90^o . Esto hace que el vástago también gire la bola de la válvula en la misma dirección contraria a las agujas del reloj durante 90^o . En este punto, el orificio de la bola es ahora perpendicular a la tubería y bloquea el flujo de fluido. Se dice que la válvula está ahora en estado cerrado y que no fluye ningún fluido.

Figura: Funcionamiento de una válvula de bola neumática.

Tipos de válvulas de bola neumáticas

Válvula de bola de accionamiento neumático

Se trata de una válvula de bola neumática en la que la bola gira en una posición fija. La bola en una válvula de bola de muñón neumática se mantiene en posición por un eje en ambos lados inferior y superior, lo que hace que no pueda moverse en la dirección lateral. La junta de la válvula de bola de muñón de accionamiento neumático se crea cuando la presión del fluido fuerza el anillo de asiento flotante contra la bola o mediante la pro-presión de la bola y los asientos. El muñón o eje en una válvula de bola de muñón de accionamiento neumático ayuda a absorber la presión del flujo de fluido. De este modo, el contacto entre el asiento y la bola no se ve sometido a un esfuerzo excesivo y el par de apertura/cierre sigue siendo menor, lo que hace que una válvula de bola de muñón neumática sea fácil de manejar. Las válvulas de bola neumáticas con alta presión de funcionamiento y grandes diámetros se diseñan principalmente con una bola de muñón.

Figura: Válvula de bola de muñón de accionamiento neumático.

Válvula de bola neumática de dos piezas

Se trata de una válvula de bola neumática que se divide en dos piezas. Una pieza de esta válvula de bola neumática contiene un cuerpo de válvula y una junta de extremo. La segunda pieza de la válvula está unida a la primera pieza y fija el embellecedor en su posición. La segunda pieza también contiene la otra junta final para el lado opuesto. Una de las ventajas de tener una válvula de bola de accionamiento neumático de dos piezas es que se puede desmontar para realizar trabajos de reparación, limpieza y mantenimiento. Sin embargo, una válvula bola de accionamiento neumático de dos piezas necesita ser retirada de la tubería completamente para separar las dos piezas.

Figura: Válvula de bola neumática de dos piezas.

Válvula de bola neumática de tres piezas

Se trata de una válvula de bola neumática cuyo cuerpo está dividido en tres partes. Las tres partes son el cuerpo de la válvula y dos extremos que unen la válvula de bola neumática al sistema de tuberías. Las tres partes se conectan mediante pernos y tuercas. Una válvula de bola de accionamiento neumático de tres piezas facilita la extracción del componente central de la válvula, que es la parte que contiene la bola, el vástago y el asiento de la tubería. Una válvula de bola de accionamiento neumático de tres piezas facilita la eliminación de la suciedad y el cambio de juntas y asientos sin necesidad de retirar la válvula del sistema de tuberías. Una de las principales ventajas de una válvula de bola neumática de tres piezas es que puede repararse o limpiarse sin necesidad de retirarla del sistema de tuberías. Sin embargo, una válvula de bola neumática de tres piezas es más cara en comparación con otras válvulas.

Figura: Válvula de bola neumática de tres piezas.

Válvula de bola neumática de tres vías

Se trata de una válvula de bola de accionamiento neumático con tres puertos. Una válvula de bola neumática de tres vías emplea configuraciones T o L que dependen del patrón de flujo requerido. Una válvula de bola neumática de tres vías es la más adecuada para mezclar o desviar el flujo de fluido en diferentes aplicaciones. La configuración en T de una válvula de bola neumática de tres vías se utiliza para hacer una válvula que pueda mezclar dos flujos de fluido en un solo flujo. La mezcla de dos fluidos en una válvula de bola neumática se realiza fusionando las dos corrientes en la entrada. Además, la configuración en T de una válvula de bola neumática de tres vías puede utilizarse como mecanismo de desviación de fluidos en el que un puerto de entrada se utiliza para desviar el fluido en dos direcciones simultáneamente. La configuración en L de una válvula de bola neumática de tres vías permite desviar el fluido en una dirección a la vez. Con esta configuración, el fluido puede dirigirse a dos puertos de salida diferentes.

Figura: Válvula de bola neumática de tres vías.

Válvula de bola neumática de dos vías

Una válvula de bola neumática de dos vías tiene dos puertos, el de entrada y el de salida. Una válvula de bola neumática de dos vías tiene los puertos de entrada y salida alineados en línea casi recta, lo que hace que el fluido fluya directamente desde el sistema de tuberías a la siguiente tubería a través de la válvula. Por lo tanto, las válvulas de bola neumáticas de dos vías son válvulas de flujo de fluido en una dirección, ya que el fluido fluye desde la entrada hacia la salida solamente. Las válvulas neumáticas de bola de dos vías son las más comunes de todas las válvulas neumáticas de bola. Esto se debe a que estas válvulas tienen un diseño sencillo y son fiables para la mayoría de las aplicaciones. Las válvulas de bola neumáticas de dos vías se conectan al sistema de tuberías en varios estilos, como el uso de roscas y pernos y tuercas, lo que hace que sean fáciles de desmontar para su limpieza, reparación y mantenimiento.

Figura:Válvula de bola neumática de dos vías

Válvula de bola neumática de paso reducido

Se trata de una válvula de bola de accionamiento neumático en la que la bola de la válvula tiene su diámetro interior más pequeño que el diámetro interior del puerto de la válvula. Una válvula de bola neumática de diámetro reducido introduce pérdidas por fricción en el sistema debido a la reducción del diámetro interior. Sin embargo, estas pérdidas por fricción son comparativamente pequeñas en relación con las que se producen en otros tipos de válvulas. Las válvulas de bola de accionamiento neumático de paso reducido son adecuadas cuando hay turbulencias, pérdidas de carga y cuando la característica del material no es la principal preocupación. Las válvulas de bola neumáticas de paso reducido tienen un tamaño reducido y un coste menor. Las válvulas de bola de accionamiento neumático de paso reducido pueden seleccionarse para su uso cuando el caudal requerido no es estricto, ya que serán más baratas y su peso es comparativamente menor.

Válvula de bola neumática de paso total

Se trata de válvulas de bola de accionamiento neumático en las que el diámetro de la bola es el mismo que el de la tubería. Una de las principales ventajas de una válvula de bola neumática de paso total es que no tiene pérdidas adicionales por fricción y es más fácil de limpiar. No se puede subestimar la facilidad de inspección y limpieza sin necesidad de desmontar la válvula y sin detener la producción en grandes sistemas. Uno de los principales problemas de las válvulas de bola de accionamiento neumático de paso total es que su coste es más elevado, lo que supone un inconveniente en muchas aplicaciones. Las válvulas de bola neumáticas de paso total se utilizan en casos en los que la baja resistencia al flujo de fluido es importante, como en las tuberías de aspiración de las bombas, donde una caída de presión puede afectar al rendimiento de la bomba.

Aplicaciones de las válvulas de bola neumáticas

• Las válvulas de bola neumáticas se utilizan en las industrias del gas y del petróleo.
• Las válvulas de bola de accionamiento neumático se utilizan en el procesamiento de alimentos y bebidas.
• Se utilizan en aplicaciones farmacéuticas.
• Estas válvulas se utilizan en las centrales eléctricas de vapor.
• Las válvulas de bola neumáticas se utilizan en las mezclas químicas.
• Las válvulas de bola de accionamiento neumático se utilizan en muchas industrias manufactureras para aplicaciones de encendido/apagado.

Ventajas de las válvulas de bola neumáticas

• Las válvulas de bola neumáticas funcionan rápidamente.
• Estas válvulas emplean un diseño de estructura simple, son ligeras y tienen un tamaño reducido.
• Las válvulas de bola neumáticas tienen buenas juntas que mejoran la ausencia de fugas.
• Las válvulas de bola de accionamiento neumático son fáciles de limpiar, reparar y mantener.
• Estas válvulas pueden ser automáticas o semiautomáticas.
• Estas válvulas son versátiles, ya que pueden utilizarse en diferentes aplicaciones en distintos sectores.
• Las válvulas de bola neumáticas son de varios tipos que ayudan a los usuarios a seleccionar la mejor válvula teniendo en cuenta el coste y las aplicaciones.

Desventajas de las válvulas de bola neumáticas

• Las válvulas de bola neumáticas tienen cavidades alrededor del asiento y la bola, lo que hace que estas válvulas no sean adecuadas para los lodos, ya que las partículas sólidas tienden a causar el bloqueo de la válvula, lo que aumenta el par de apertura/cierre, así como el fallo de la válvula.
• Las válvulas de bola neumáticas se cierran y abren rápidamente, lo que puede provocar problemas de martilleo y sobrepresiones.

Solución de problemas de las válvulas de bola neumáticas

Fuga de líquido en el asiento de la bola

• Asiento dañado. Lavar y flashear la válvula de bola neumática. Si el asiento está dañado, sustitúyalo.
• Las superficies de asiento y las bolas no se acoplan correctamente. Compruebe las superficies de acoplamiento y ajústelas en consecuencia.

Fuga de la junta del cuerpo

• Afloje los pernos y tuercas de la brida. Apriete los pernos y tuercas en diagonal con el mismo par de apriete.
• Junta dañada. Sustituya la junta.

Fuga de la empaquetadura del prensaestopas

• Conexión de la empaquetadura floja. Apretar la conexión.
• Empaquetadura del prensaestopas desgastada. Sustituya la empaquetadura del prensaestopas.

El actuador neumático no alcanza una posición completa de apertura o cierre

• La presión es demasiado baja. Aplique la presión recomendada por el fabricante de la válvula de bola neumática.
• El dimensionamiento de la válvula no es correcto. Compruebe el requisito de par de la válvula de bola neumática con el par del actuador y utilice los valores de par recomendados.
• El piñón no está montado en la posición correcta. Vuelva a montar el actuador neumático como corresponde.
• Los tornillos de tope están mal ajustados. Ajuste los tornillos en consecuencia.

Resumen

Una válvula de bola de accionamiento neumático es una válvula que utiliza aire comprimido para abrir o cerrar el flujo de fluido. El actuador neumático tiene un pistón, una cremallera y un piñón que ayudan a convertir la energía de la presión en energía mecánica. Es la energía mecánica la que se utiliza para abrir o cerrar la válvula. Cuando el actuador neumático recibe presión neumática, hace que el pistón y la cremallera se muevan linealmente, lo que hace que el piñón gire. Cuando el piñón gira, hace girar el vástago y la bola de la válvula durante 90^o . Esto ayuda a cerrar/abrir el flujo de fluido. Las válvulas de bola neumáticas están diseñadas con una bola que tiene un agujero en su centro. El fluido fluye a través de la válvula por este orificio. La válvula de bola neumática está abierta cuando el orificio de la bola está en línea con la tubería que contiene el fluido. Cuando el orificio de la bola de la válvula se gira 90^o haciéndola perpendicular al flujo del fluido, la válvula está cerrada ya que no puede fluir ningún fluido a través de ella. Las válvulas de bola neumáticas se utilizan en diversas aplicaciones, como el procesamiento de alimentos y bebidas, la industria farmacéutica, la industria del petróleo y el gas, la industria manufacturera y las centrales eléctricas, entre otras. Las ventajas de las válvulas de bola neumáticas son la facilidad de uso, la posibilidad de automatizarlas, la posibilidad de utilizarlas en diversas aplicaciones, la posibilidad de limpiarlas y repararlas, su rapidez de funcionamiento y su versatilidad y durabilidad.