Válvula de bola de entrada lateral

¿Qué es una válvula de bola de entrada lateral?

La válvula de bola de entrada lateral es una válvula en la que se ensambla una bola desde la parte interior. El ensamblaje suele ser en cuerpo de tres o dos piezas. Cada pieza se ensambla mediante el uso de un espárrago o perno similar a la unión de dos piezas de brida. Estas válvulas se fabrican con metal forjado. Cada parte del cuerpo se forja y luego se ensamblan. Esta construcción ayuda a reducir los defectos que surgen de las válvulas fundidas. Estas válvulas son fáciles de montar ya que los componentes son fáciles de alinear. Las válvulas de bola de entrada lateral son las más utilizadas.

Una válvula de bola de entrada lateral está diseñada para mejorar el alto rendimiento y tiene un diseño robusto según las normas internacionales. Las válvulas de bola de entrada lateral contienen asientos metálicos blandos o compuestos que pueden configurarse con efecto de pistón doble o simple para mejorar el doble bloqueo y la purga tanto en posición cerrada como abierta. Los fabricantes de válvulas de bola de entrada lateral fabrican las válvulas con forjados y fuelles independientes o asientos flotantes cargados con resortes que se mantienen siempre en contacto con la bola. Esto hace que las válvulas sean la opción preferida para diversas exigencias como criogenia, bajas emisiones, altas temperaturas, petróleo crudo, gas natural, líneas de transmisión, tuberías de transmisión, estaciones de medición, compresión, reinyección y unidades de bombeo, entre otras.

Figura: Válvula de bola de entrada lateral.

¿Cómo funciona una válvula de bola de entrada lateral?

Los fabricantes de válvulas de bola de entrada lateral fabrican la válvula con una unidad de cierre esférica que ayuda a controlar el flujo de encendido/apagado. La unidad esférica tiene un orificio en su centro. Cuando está en posición abierta, la válvula se mantiene en una posición que alinea el orificio o puerto con la dirección de la tubería. Esto permite que el fluido fluya a través de ella. Cuando se gira esta válvula en un ángulo de 90^o , el puerto se vuelve normal a la trayectoria del flujo, lo que cierra la válvula e impide el flujo del fluido. Dentro de la válvula de bola de entrada lateral, el diseño más común es el que utiliza el diseño de dos vías. Esto ayuda a que el fluido fluya linealmente desde la entrada hasta la salida. Se sabe que las válvulas de bola de entrada lateral tienen una larga vida útil y un sellado fiable, incluso si el sello no se utiliza durante mucho tiempo. Las válvulas de entrada lateral son conocidas por tolerar mejor el fluido contaminado en comparación con otras válvulas. Estas válvulas también se han utilizado para controlar el caudal de fluido. Sin embargo, el uso de esta válvula para controlar el caudal de fluido no es común porque el control preciso del fluido no es fácil.

Tipos de válvulas de bola de entrada lateral

Válvula de bola de asiento lateral suave

Se trata de una bola de válvula de entrada lateral clasificada en función del material del asiento. En este tipo de válvula de bola de entrada lateral, se utiliza un material blando no metálico para cubrir la mayoría de las aplicaciones. Estas válvulas se fabrican con materiales termoplásticos como NBR, PTFE entre otros. Una válvula de bola de entrada lateral fabricada con estos materiales puede dañarse fácilmente cuando se utilizan medios abrasivos o fluidos a alta temperatura o alta presión. En las válvulas de bola de asiento lateral blando, los asientos de elastómero o termoplástico se fijan en un anillo de asiento o soporte metálico. Esto ayuda a proporcionar una acción de asiento suave en la válvula. Las principales características de una válvula de bola de asiento lateral blando son:

• Ofrece un buen sellado.
• Temperaturas de funcionamiento limitadas.
• Más económicas que las válvulas de asiento metálico.
• Utiliza materiales de asiento blandos que son nylon, PTFE, Devlon, PEEK entre otros.
• No es conveniente utilizarlo en servicios sucios para evitar su deterioro.

Válvula de bola de asiento lateral metálico

Estas válvulas de bola de entrada lateral están fabricadas con materiales metálicos como el acero inoxidable 316 y el monel, entre otros. Las válvulas de bola de entrada lateral hechas de estos materiales son conocidas por no atascarse, por su cierre hermético, por su resistencia al desgaste, por su buena corrosión y por su control suave, por su amplia gama de temperaturas, por su resistencia al desgaste y por su buena estabilidad bajo presión, entre otros.

Las principales características de una válvula de bola de asiento metálico de entrada lateral son:

• Hay un contacto metálico directo entre la bola y el anillo del asiento.
• Son adecuadas para aplicaciones abrasivas y casos en los que las válvulas de asiento blando no pueden ser dañadas por la temperatura.
• Pueden admitir fugas según la norma ISO 5208 de tipo D.
• Las superficies de contacto del asiento y de la bola están endurecidas para mejorar la resistencia al desgaste y al rayado que surge de los materiales sólidos contenidos en el fluido.
• Los asientos metálicos rara vez se doblan con facilidad en comparación con los asientos blandos bajo presión.

Válvula de bola de dos piezas de entrada lateral

Se trata de una válvula de bola de entrada lateral fabricada en dos piezas en las que la bola se mantiene en su posición mediante un perno. Este tipo de válvula de bola de entrada lateral puede tener un diseño de paso reducido o de paso completo.

Válvula de bola de tres piezas de entrada lateral

Se trata de una válvula de bola de entrada lateral que tiene una pieza central y dos piezas finales. Este tipo de válvula de bola de entrada lateral se puede mantener principalmente en línea. Cuando se retiran los pernos del cuerpo y sólo se mantiene uno, el cuerpo puede girar fácilmente utilizando el último perno como punto de apoyo, lo que ayuda a realizar cualquier mantenimiento o instalación en la válvula. Esto ayuda a reducir el tiempo de mantenimiento.

Válvula de bola de entrada lateral flotante

Estas válvulas de bola de entrada lateral también se conocen como válvulas de bola de entrada lateral con soporte de asiento. Estas válvulas tienen las siguientes características principales:

• La bola no se mantiene rígida en el eje de rotación y flota libremente entre los anillos del asiento.
• Mientras está en posición de cierre, la bola es empujada en el asiento por la presión del fluido desde arriba y así presiona la junta hacia abajo de la válvula.
• Las válvulas de bola de asiento lateral metálico también tienen asientos con resorte.
• La válvula de bola de entrada lateral flotante requiere un alto par de funcionamiento.
• Las válvulas de bola de entrada lateral flotante son más baratas de fabricar.

Válvula de bola de entrada lateral montada en el muñón

Las principales características de este tipo de válvula de bola de entrada lateral son:

• El asiento de la válvula se carga sobre la bola mediante un muelle que ofrece un sellado fiable a baja presión.
• La bola está montada en su posición mediante el muñón y el vapor que se apoyan en cojinetes en el cuerpo de la válvula.
• La característica principal de la válvula de bola de entrada lateral montada en el muñón es que no puede desplazarse para presionar la bola como ocurre en la válvula de bola de entrada lateral flotante, sino que su presión de línea empuja el asiento aguas arriba de la bola, lo que provoca un sellado.
• Las válvulas de bola de entrada lateral de este tipo son de mayor presión y tamaño.
• El área donde actúa la presión es pequeña. Esto hace que la fuerza ejercida sobre la bola sea muy pequeña, lo que se traduce en una menor fuerza de fricción y, por lo tanto, en un reductor o actuador más pequeño.
• Las válvulas de bola de entrada lateral montadas en muñón están diseñadas con asientos autorreparables.

Componentes de la válvula de bola de entrada lateral

Cuerpo de la válvula

Este es el componente principal de la válvula de bola de entrada lateral y contiene todas las partes internas para mejorar las operaciones de encendido y apagado de la válvula.

Bola giratoria

Se trata de una bola que tiene un orificio central por el que pasa el fluido. Esta es la principal característica que diferencia a la válvula de bola de otros tipos de válvulas. A través de un eje, el orificio de la bola conecta la entrada y la salida de la válvula.

Vástago

Es la parte de la válvula de bola de entrada lateral que ayuda a conectar la bola con el mecanismo de control exterior. El vástago ayuda a controlar la dirección de la bola.

Asientos

Son discos que se encuentran entre el cuerpo y la pelota. Proporcionan la estanqueidad necesaria entre el cuerpo y el balón, así como el apoyo al balón.

Fuente de energía

La fuente de energía en una válvula de bola de entrada lateral puede ser un actuador manual o un actuador automático. En el caso de la energía manual, el accionamiento se realiza a través de manijas y palancas que son utilizadas por el operador durante la operación de encendido y apagado para controlar el flujo. Un actuador automático utiliza una fuente de energía neumática, eléctrica o hidráulica. La potencia se encarga de proporcionar energía al vástago para hacer girar la bola y así controlar el flujo.

Embalaje

Se trata de una junta colocada alrededor del vástago para garantizar que no se produzcan escapes de líquido.

Capó

Es el componente de la válvula de bola de entrada lateral que contiene la empaquetadura y el vástago.

Especificaciones cuando necesite comprar una válvula de bola de entrada lateral

Las especificaciones que necesita el fabricante o vendedor a la hora de comprar una válvula de bola de entrada lateral son:

• Tamaño y presión nominal de la válvula de bola de entrada lateral.
• Tipo de bola que es de diseño de montaje de muñón o flotante.
• Tipo de orificio que es reducido o completo.
• Requisitos del sistema de inyección de sellantes.
• Se necesita un dispositivo de bloqueo.
• Dispositivo antiestático
• El mecanismo de funcionamiento que es el engranaje, la palanca o el actuador (neumático, eléctrico o hidráulico).
• Materiales de los anillos de sellado, cuerpo de la válvula, muñón. Juntas, embellecedores, pernos, tuercas, juntas y empaquetaduras.
• Orientación de la válvula.
• Detalles de pintura si es necesario.
• Tipo de asiento metálico o blando

Aplicaciones de la válvula de bola de entrada lateral

• Las válvulas de bola de entrada lateral se utilizan en las refinerías. Estas válvulas se han utilizado para el aislamiento y el cierre de las unidades de craqueo térmico y las líneas de fondo de las torres, las líneas de separación de petróleo y gas, la medición de la distribución de gas, la regulación de la presión y la medición, el control de la carga de petróleo, las estaciones de compresión y bombeo y las unidades de refinado, entre otros.
• La válvula de bola de entrada lateral se utiliza en complejos petroquímicos y químicos para controlar la presión diferencial baja, controlar las emisiones, manejar fluidos de alta viscosidad, controlar el flujo de lodos abrasivos entre otros.
• Las válvulas de bola de entrada lateral se utilizan en la generación de energía. Estas válvulas se utilizan para controlar el agua de alimentación de las calderas, para controlar y apagar el vapor, entre otros.
• Se utilizan en la producción de petróleo y gas. Las válvulas de bola de entrada lateral se utilizan en las instalaciones de cierre, el control de la sarga de las tuberías y el aislamiento de la cabeza de petróleo, el almacenamiento, la separación del procesamiento, la distribución y la transmisión, entre otros.
• Se utilizan en las industrias del papel y la pasta de papel. Las válvulas de bola de entrada lateral se han utilizado como válvulas de cierre, control de la circulación y el llenado del licor, control del lodo de cal, control del agua de dilución, control del flujo en los digestores del molino en la producción de pulpa, entre otros.
• Las válvulas de bola de entrada lateral se utilizan para controlar el transporte de agua.
• Se utilizan en el control de los sólidos en el transporte marítimo.
• Se utilizan en la industria alimentaria y de bebidas.

Ventajas de la válvula de bola de entrada lateral

• Las válvulas de bola de entrada lateral tienen un diseño sencillo.
• Estas válvulas tienen un peso y un volumen reducidos en comparación con otras válvulas.
• Las válvulas de bola de entrada lateral son fáciles de desmontar y reparar.
• Las válvulas de bola de entrada lateral son fáciles y rápidas de manejar.
• Estas válvulas giran sin movimiento axial, lo que dificulta que la junta del vástago de la válvula se dañe.
• Estas válvulas proporcionan una estanqueidad perfecta.
• Estas válvulas pueden proporcionar una baja caída de presión y altos caudales.
• Las válvulas de bola de entrada lateral se abren y cierran rápidamente.
• Las válvulas de bola de entrada lateral giran 90 grados para cerrarse o abrirse. En los casos de emergencia que necesitan un rápido aislamiento de la tubería, el cierre y la apertura de la válvula pueden realizarse muy rápidamente.
• Las válvulas de bola de entrada lateral son herméticas.
• Estas válvulas pueden utilizarse en aplicaciones de lodos y limpias.
• Existen variedades de válvulas de bola de entrada lateral que pueden utilizarse en aplicaciones de alta temperatura y alta presión.

Desventajas de la válvula de bola de entrada lateral

• La válvula de bola de entrada lateral no es adecuada para la regulación sostenida.
• Cuando se utiliza en aplicaciones de lodos, los sólidos en suspensión pueden asentarse y, al quedar atrapados en el cuerpo, causar desgaste y fugas y, finalmente, el fallo de la válvula.

Solución de problemas de la válvula de bola de entrada lateral

Fugas externas

Fuga en la conexión de la toma de corriente

• Podría deberse a unas roscas inadecuadas. Compruebe el tamaño de las roscas y reemplace o instale.
• Debido a que la unión roscada se ha apretado en exceso, partiendo así el conector. Sustituya el conector del extremo agrietado.
• Se ha utilizado un sellador de roscas inadecuado. Vuelva a instalar la conexión roscada según los procedimientos recomendados y compruebe la compatibilidad con la pasta/sellante.

Fugas en las tuercas de unión

• Desalineación del conector final. Compruebe la alineación del sistema. Los conectores finales deben estar paralelos. Asegúrese de que hay suficiente soporte para la válvula.
• La tuerca de unión está floja; apriétela.
• Junta tórica dañada o desplazada. Hay partículas en la ranura de la junta tórica. Retire la válvula para inspeccionar la junta tórica y comprobar si hay daños químicos o físicos. Además, compruebe la compatibilidad de la junta tórica y sustitúyala si es necesario. Limpie el anillo como corresponde.

En el tallo

• La junta tórica del vástago está dañada. Desmonte el vástago de la válvula e inspeccione si hay daños químicos o físicos. Compruebe también la compatibilidad de la junta tórica. Limpie la junta tórica y sustitúyala si es necesario.

Fuga interna

• La bola está obstruida. Verifique si la bola está en su posición recomendada de cierre total. Si no es así, retire la válvula de bola de entrada lateral para comprobar si hay partículas que puedan estar obstruyendo el orificio de la bola. Límpiela y vuelva a instalarla.
• El vástago está roto. Retire el conector del extremo y compruebe que la bola puede girar mientras usted acciona la válvula. Sustitúyalo si es necesario.
• Asiento de PTFE dañado o cargado de residuos. Desmonte el asiento de la válvula. Compruebe los daños físicos y el exceso de residuos. Límpielo y sustitúyalo si es necesario.
• Junta tórica del asiento dañada, desplazada o cargada de residuos. Desmonte la junta tórica del asiento y compruebe si hay daños químicos o físicos. Asegúrese de que la junta tórica es compatible con los productos químicos. Limpie el anillo y sustitúyalo si es necesario.
• Bola dañada. Retire y desmonte la válvula de bola de entrada lateral. Compruebe si tiene daños físicos, es decir, muescas o estrías en la superficie de sellado del asiento. Limpie la superficie del asiento y sustituya la bola si es necesario. Compruebe la compatibilidad química con el material de la válvula (CPVC, PVC, etc.) y verifique los daños químicos.
• Daños térmicos que provocan la distorsión de los componentes. Compruebe la temperatura de funcionamiento, el calor procedente de fuentes externas y el calor producido por el diseño del sistema.

Movimientos congelados

Este es el caso en el que la válvula es difícil de cerrar/abrir acompañada de la rotura del vástago. Las causas probables y las soluciones son:

• Obstrucciones internas; acumulación de partículas o sedimentos; cemento solvente acumulado en la bola. Retire la válvula de bola de entrada lateral para comprobar si hay residuos, sólidos o depósitos de cemento que obstruyan el interior de la válvula o la bola. Compruebe si hay sólidos de sedimentos alojados en las zonas de unión entre la bola y el asiento. Compruebe lo mismo para el vástago y limpie y reinstale donde sea necesario. 

Daños estructurales

• Rotura del mango. Puede deberse a un impacto externo o a movimientos congelados. Identifique, corrija o sustituya cuando sea necesario.
• El vástago se rompió/cortó. Puede deberse a un impacto externo o a movimientos congelados. Sustitúyalo en consecuencia.
• Mango despojado. Podría deberse a una exposición excesiva a la luz solar que la ablande o a que se extienda demasiado el rango de cierre/apertura. Proteja la válvula de la luz solar directa y sustitúyala si es necesario.
• Rotura del cuerpo. Exceso de presión interna o debido a un impacto externo. Verifique el origen y compruebe la sobrepresión y la presión del sistema.

Resumen

La válvula de bola de entrada lateral es una válvula de bola en la que se ensambla una bola desde la parte interior. Las válvulas de bola de entrada lateral se ensamblan en dos o tres piezas. Cada pieza de ensamblaje utiliza pernos o espárragos de forma similar a como se unen dos piezas de brida. Las válvulas de bola de entrada lateral se fabrican con metal forjado para ayudar a reducir los defectos que se producen cuando la válvula se fabrica por fundición. El uso de espárragos para ensamblar las piezas de las válvulas de bola de entrada lateral facilita su alineación. Estas válvulas se fabrican utilizando asientos de material compuesto o de metal configurados con un efecto de pistón simple o doble que mejora los bloqueos y purgas dobles en las posiciones de apertura y cierre. Estas válvulas se utilizan en diversas aplicaciones como las de bajas emisiones, criogénicas, de petróleo crudo, de altas temperaturas, de petróleo crudo, de gas natural, de oleoductos de transmisión, de líneas de transmisión, de estaciones de medición, de bombeo y de reinyección de compresión, entre otras. Las válvulas de bola de entrada lateral encuentran muchas aplicaciones debido a sus múltiples ventajas como el diseño simple, el peso y el volumen reducidos, la facilidad de desmontaje y reparación, la rapidez de funcionamiento y el cierre hermético, entre otras.