Válvula de globo de vapor

¿Qué es una válvula de globo de vapor?

Una válvula de globo de vapor es un tipo de válvula de globo que se utiliza para controlar el flujo de vapor. Las válvulas de globo de vapor se utilizan para estrangular, abrir y cerrar el flujo de fluido. Estas válvulas también se utilizan para controlar el flujo de la presión del vapor. Las válvulas de globo de vapor se utilizan en diferentes aplicaciones, tales como alimentos y bebidas, productos farmacéuticos y plantas de energía de vapor, entre otros. Cuando se utilizan en aplicaciones como las sanitarias (por ejemplo, en alimentos y productos farmacéuticos), estas válvulas se utilizan para liberar el vapor para que entre en contacto con el producto final y tiene que estar muy limpio. Los fabricantes de válvulas de globo de vapor diseñan el cuerpo de estas válvulas con un material metálico resistente. Esto ayuda a dar al cuerpo una alta resistencia para soportar altas presiones y altas temperaturas como 700^o C. Tales materiales utilizados por los fabricantes de válvulas de globo de vapor para hacer el cuerpo incluyen hierro fundido, hierro fundido dúctil, acero inoxidable y acero al carbono. Las válvulas de globo de vapor son manuales o automáticas. Las válvulas de globo de vapor manuales son operadas por el operador de la válvula usando el volante, mientras que las automáticas son operadas usando actuadores de válvula. Los actuadores de válvulas utilizados en las válvulas de globo de vapor son eléctricos, neumáticos e hidráulicos.

Figura: Válvula de globo de vapor.

Componentes de una válvula de globo de vapor

Volante

Es el componente de una válvula de globo de vapor donde el operador de la válvula aplica la fuerza para abrir, cerrar o regular el flujo de fluido. El volante se utiliza para las válvulas de globo de vapor manuales. Las válvulas automáticas utilizan actuadores para abrir, cerrar o regular el flujo de fluido.

Cuerpo de la válvula

Es el componente de una válvula de globo de vapor que se utiliza para albergar las partes internas de la válvula. Los fabricantes de válvulas de globo de vapor diseñan el cuerpo de la válvula utilizando diferentes tipos de materiales metálicos para mejorar la resistencia de la válvula contra la alta presión, la alta temperatura y los daños por impacto de objetos que caen.

Capó

Es la parte de una válvula de globo de vapor que se coloca en la parte superior del cuerpo de la válvula para proteger el vástago y los materiales de sellado del mismo. El bonete tiene roscas que entran en contacto con las roscas del vástago para girar el vástago al abrir, estrangular o cerrar el flujo de fluido. El bonete se conecta al cuerpo mediante pernos, tornillos, soldadura o conexión de unión.

Vástago

El vástago se utiliza para conectar el disco de la válvula al volante o al actuador. El vástago se encarga de transmitir el par del volante al disco para abrir, cerrar o regular el flujo de fluido.

Disco

Es el componente de una válvula de globo de vapor que se utiliza para cerrar, abrir o regular el flujo de fluido. El disco está conectado al actuador o al volante a través del vástago para que pueda obtener un par operativo a través del mismo.

Asiento

Los fabricantes de válvulas de globo de vapor diseñan estas válvulas con dos asientos. Los asientos son componentes en los que encaja el disco de la válvula de globo de vapor para regular o detener el flujo de fluido.

Embalaje

La empaquetadura se refiere al material de sellado utilizado para cubrir el vástago. Los fabricantes de válvulas de globo de vapor utilizan la empaquetadura para evitar la fuga de fluidos a través del vástago. El material de la empaquetadura se desgasta al cabo de cierto tiempo y, por tanto, hay que sustituirlo.

Jaula

La jaula se refiere al componente de una válvula globo de vapor que rodea el disco. La jaula se encuentra dentro de la válvula de globo de vapor. Cuando el disco de la válvula se mueve, deja al descubierto más aberturas en la jaula, lo que aumenta el caudal del fluido. La disposición de las aberturas de la jaula y su diseño influyen mucho en el caudal del fluido. La jaula en una válvula de globo de vapor se utiliza para guiar el disco de la válvula en el asiento para un sellado eficiente.

Figura: Componentes de una válvula de globo de vapor.

¿Cómo funciona la válvula de globo de vapor?

Una válvula de globo de vapor es una válvula unidireccional y se instala en una dirección. Los fabricantes de válvulas de globo de vapor diseñan estas válvulas para su uso como manuales o automáticas. El principio de funcionamiento tanto de las manuales como de las automáticas es el mismo, con la única diferencia de la fuente de par. En una válvula de globo de vapor manual, el operador de la válvula aplica la fuerza sobre el volante. La fuerza o el par aplicado en el volante se transmite al disco para regular, cerrar o abrir el flujo de fluido. El disco de una válvula de globo de vapor es el responsable de regular, abrir y cerrar el flujo de fluido. Para abrir una válvula de globo de vapor, el operador de la válvula gira el volante en el sentido contrario a las agujas del reloj. Esto hace que el vástago gire mientras se mueve linealmente hacia arriba. El vástago está conectado al disco. Por lo tanto, cuando el vástago se mueve hacia arriba, hace que el disco se mueva hacia arriba. Esto deja la válvula de globo de vapor abierta para el flujo de fluido. Para cerrar la válvula de globo de vapor, el volante se gira en el sentido de las agujas del reloj, lo que hace que el vástago y el disco se muevan hacia abajo. De esta forma, el disco hace fuerza entre los dos asientos de la válvula de globo de vapor y cierra el flujo de fluido. Para regular el flujo de fluido, el volante se gira de forma que el disco se abra parcialmente o se cierre según sea necesario.

Figura: Funcionamiento de una válvula de globo de vapor.

Tipos de válvulas de globo de vapor

Válvula de globo de vapor de modelo estándar

Este tipo de válvula de globo de vapor también se conoce como válvula de globo de vapor en forma de T. Este diseño es el más común de todas las válvulas de globo de vapor. Esta válvula emplea un ajuste horizontal del asiento que permite que el disco y el vástago se muevan perpendicularmente a la dirección del flujo del fluido. Este diseño de válvula de globo de vapor tiene la mayor resistencia al flujo de fluido en relación con otros tipos de válvulas de globo. La válvula de globo de vapor de diseño estándar tiene la mayor pérdida de presión y el menor coeficiente de flujo. Estas válvulas son adecuadas para su uso en aplicaciones de regulación de flujo severas como las líneas de derivación. Además, las válvulas de globo de vapor de patrón estándar son adecuadas para su uso en servicios en los que la pérdida de presión no es un punto de preocupación y en los que la válvula se necesita sólo para el uso de estrangulación.

Figura: Válvula de globo de vapor de modelo estándar.

Válvula de globo de vapor de diseño angular

Se trata de la válvula de globo de vapor en la que los puertos de entrada y salida están orientados a 90^o grados. Los fabricantes de válvulas de globo con vástago en ángulo diseñan estas válvulas para su uso cuando hay un flujo de fluido pulsante porque son capaces de manejar el efecto de babeo del flujo. Estas válvulas tienen un bajo coeficiente de flujo. Cuando la válvula de globo de vapor con patrón de ángulo se va a instalar cerca de un codo de tubería, ofrece dos ventajas. Una de las ventajas es que reduce en gran medida la resistencia al flujo de fluido en relación con la contraparte de patrón estándar. Además, con este patrón de ángulo, la válvula de globo de vapor minimiza las juntas de tubería necesarias y ahorra codo de tubería.

Figura: Válvula de globo de vapor con patrón angular.

Válvula de globo de vapor de diseño oblicuo

Este es el tipo de válvula de globo de vapor en el que el vástago y el asiento están inclinados en un ángulo de unos 45o grados. Una válvula de globo de vapor de patrón oblicuo es una alternativa adecuada a la pérdida de alta presión que es más común en las válvulas de globo. Las válvulas de globo de vapor de diseño oblicuo reducen la resistencia al flujo de fluido al mínimo. Estas válvulas muestran un flujo de fluido recto cuando están completamente abiertas y esto ayuda a reducir la resistencia al flujo de fluido.

Figura: Válvula de globo de vapor de diseño oblicuo.

Válvula de globo de vapor con bonete roscado

Se trata de una válvula de globo de vapor en la que el bonete y el cuerpo se conectan mediante tornillos. Se trata de uno de los diseños más baratos y sencillos de una válvula de globo de vapor. Este tipo de válvula se prefiere para su uso en aplicaciones de media presión.

Válvula de globo de vapor con bonete atornillado

Se trata de una válvula de globo de vapor en la que el bonete y el cuerpo se conectan mediante pernos y tuercas, este tipo de conexión utiliza varios pernos y tuercas que combinan sus respectivos pares de apriete para crear una conexión sin fugas adecuada para aplicaciones de alta temperatura y alta presión. La mayoría de los fabricantes de válvulas de globo de vapor utilizan conexiones atornilladas.

Válvula de globo de vapor con sello de presión

Se trata de una válvula de globo de vapor en la que se utiliza la presión del sistema para proporcionar la fuerza necesaria contra el diámetro interno del cuerpo y las superficies del bonete. Este diseño supera la desventaja del peso al apretar la junta utilizando la presión del fluido. La junta del bonete y del cuerpo se hace más hermética cuando aumenta la presión del fluido. Este tipo de válvula de globo de vapor es mejor para aplicaciones que tienen alta presión y altas temperaturas, como las centrales eléctricas de vapor.

Válvula de globo de vapor con bonete soldado

Se trata de una válvula de globo de vapor en la que el bonete y el cuerpo están conectados mediante el método de la soldadura. Las válvulas de globo de vapor con bonete soldado son muy económicas y fiables cuando funcionan a cualquier presión y/o temperatura. Sin embargo, estas válvulas no pueden limpiarse o repararse a menos que se retire la soldadura. Por estas razones, los fabricantes de válvulas de globo de vapor con bonete soldado recomiendan estas válvulas para su uso cuando se espera que la válvula no requiera mantenimiento y no sea necesario limpiarla.

Aplicaciones de las válvulas de globo de vapor

• Las válvulas de globo de vapor se utilizan en las centrales eléctricas de vapor.
• Las válvulas de globo de vapor se utilizan en las industrias farmacéuticas.
• Se utilizan en la industria alimentaria y de bebidas.
• Se utilizan en los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC).
• Se utilizan en las industrias químicas.

Ventajas de las válvulas de globo de vapor

• Las válvulas de globo de vapor tienen una buena capacidad de estrangulación.
• Son buenos en el flujo de fluido de encendido y apagado.
• Son versátiles, ya que pueden utilizarse en diferentes aplicaciones de flujo de fluidos.
• Son lo suficientemente resistentes para aplicaciones de alta temperatura y alta presión.
• No tienen ninguna fuga de líquido.
• Son duraderas, ya que se pueden reparar cuando se estropean.
• Las válvulas de globo de vapor funcionan más rápido que otras válvulas como las de compuerta.

Desventajas de las válvulas de globo de vapor

• Las válvulas de globo de vapor tienen una gran caída de presión.
• Las válvulas de globo de vapor tienen un peso elevado.
• Estas válvulas emplean un diseño complejo en relación con otras válvulas, como las de compuerta.
• Las válvulas de globo de vapor producen más ruido que otras válvulas, como las de compuerta.

Resolución de problemas de las válvulas de globo de vapor

Fugas en el embalaje

• La empaquetadura está suelta. Apriete la tuerca de la empaquetadura.
• La empaquetadura está desgastada. Sustituya la empaquetadura.
• Insuficientes anillos de empaquetadura. Añada más anillos de empaquetadura.

Fugas a través de los asientos

• Asientos desgastados. Sustituya los asientos.
• Materiales extraños en la válvula. Limpie los materiales extraños.

Fuga a través de la conexión cuerpo – capó

• Conexión floja. Apriete los pernos o tornillos de conexión.
• Junta dañada. Sustituya la junta.
• Anillo de sellado metálico dañado. Sustituya la junta metálica de estanqueidad.

La válvula de globo de vapor no puede abrirse ni cerrarse

• Tuerca del vástago dañada. Sustituya la tuerca del vástago.
• Materiales extraños en el vástago. Retire los materiales extraños.
• La empaquetadura de la válvula está demasiado apretada. Afloje ligeramente la empaquetadura. Pero recuerde que una empaquetadura suelta provocará una fuga de líquido.
• Roscas de tornillo desgastadas. Sustituya la tuerca del vástago.
• Doblez en el vástago. Sustituya o rectifique el vástago.

Resumen

Una válvula de globo de vapor es un tipo de válvula de globo utilizada para controlar, abrir y cerrar el flujo de vapor. Los fabricantes de válvulas de globo de vapor producen estas válvulas con cuerpos metálicos resistentes para ayudarlas a soportar las altas temperaturas y la alta presión asociadas al vapor. Las válvulas de globo de vapor se operan manualmente o son automáticas. Las válvulas de globo de vapor funcionan girando el volante que hace girar el vástago. La rotación del vástago hace que se mueva hacia arriba o hacia abajo, lo que hace que el disco abra o cierre el flujo de fluido. Para regular el flujo de fluido, la válvula se abre parcialmente permitiendo una determinada cantidad de flujo. Hay varios tipos de válvulas de globo de vapor que incluyen la válvula de globo de vapor de patrón estándar, la válvula de globo de vapor de patrón de ángulo, la válvula de globo de vapor de patrón oblicuo, la válvula de globo de vapor de bonete soldado, la válvula de globo de vapor de bonete atornillado, la válvula de globo de vapor de bonete de sello de presión. Estas válvulas se utilizan en diferentes aplicaciones tales como alimentos y bebidas, productos farmacéuticos, productos químicos, HVAC, y plantas de generación de energía de vapor, entre otros. Las ventajas de utilizar válvulas de globo de vapor son que son versátiles, duraderas, tienen cero fugas de fluido e, tienen un funcionamiento más rápido, fácil de instalar y reparar. Sin embargo, las válvulas de globo de vapor tienen un peso elevado, una gran pérdida de presión y un diseño complejo, y producen más ruido durante su funcionamiento.