Válvula de bola de tres piezas

¿Qué es una válvula de bola de tres piezas?

Una válvula de bola de tres piezas es un tipo de válvula de bola con tres piezas que son el cuerpo, y dos tapas finales. Las juntas o tapas de los extremos se unen a la tubería mediante roscado, utilizando pernos y tuercas, o mediante soldadura. Las tres piezas están conectadas entre sí mediante pernos y tuercas, lo que facilita el desmontaje del cuerpo principal de la válvula para su reparación y limpieza sin necesidad de retirar los conectores de la tubería o las juntas de los extremos. Después de instalar una válvula de bola de tres piezas, los componentes de la válvula que sufren desgaste, como las bolas, el vástago y los asientos, pueden sustituirse de forma independiente y rápida. Una de las ventajas de utilizar una válvula de bola de tres piezas es que puede desmontarse para su mantenimiento y limpieza, lo que la hace muy rentable a largo plazo. El cambio de juntas y asientos hace que una válvula de bola de tres piezas sea más asequible que la sustitución de toda la válvula. Además, el hecho de no tener que desmontar los conectores de las tuberías en una válvula de bola de tres piezas ayuda a evitar la parada de la producción en caso de mantenimiento.

Figura: Válvula de bola de tres piezas.

Componentes de una válvula de bola de tres piezas

Volante/actuador

El volante es el componente de una válvula de bola de tres piezas en el que el operador de la válvula aplica un par de torsión para abrir o cerrar la válvula. El volante se utiliza cuando la válvula de bola de tres piezas es manual. Si la válvula no es manual, se acciona mediante un actuador. Un actuador es un dispositivo integrado en la válvula de bola de tres piezas que proporciona un par de torsión para abrir y cerrar la válvula. Algunos de los actuadores disponibles para una válvula de bola de tres piezas son actuadores neumáticos, hidráulicos y eléctricos.

Cuerpo de la válvula

El cuerpo de la válvula es el componente principal de una válvula de bola de tres piezas, ya que sirve de barrera principal contra la presión y alberga todas las piezas internas de la válvula. El cuerpo de la válvula está fabricado con materiales resistentes en relación con otras partes de la válvula, como los asientos y las juntas, para garantizar que tenga la suficiente resistencia para soportar altas presiones y temperaturas. La mayoría de las válvulas de bola de tres piezas se utilizan en aplicaciones de alta presión y, por tanto, sus cuerpos están fabricados con materiales resistentes como el acero inoxidable, el acero al carbono y el hierro fundido, entre otros.

Vástago/eje

Un vástago/eje es el componente de una válvula de bola de tres piezas que se utiliza para conectar la bola y el actuador de manera que pueda transmitir la fuerza o el par necesario para abrir/cerrar la válvula. El vástago también está fabricado con materiales resistentes como el acero, el bronce y el latón para ayudar a soportar las altas temperaturas y la presión, además de permitirle transmitir un alto par de torsión para las válvulas de bola de tres piezas de gran tamaño.

Bola

Es el componente de una válvula de bola de tres piezas destinado a cerrar/abrir la válvula de bola. La bola tiene un orificio o agujero en su centro. El fluido fluye a través de la válvula de bola de tres piezas por este orificio.

Asientos

Los asientos son componentes internos entre la bola y el cuerpo de una válvula de bola de 3 piezas. Los asientos se utilizan para proporcionar un sello entre la bola y el cuerpo de la válvula, así como para apoyar la bola.

Embalaje

La empaquetadura es un sello que se coloca alrededor del vástago para evitar que el líquido se escape.

Recorte

Las guarniciones se refieren a los componentes de la válvula de bola de tres piezas, como los manguitos, la bola, el vástago, los asientos, las superficies de asiento y los anillos de sellado.

Figura: Componentes de una válvula de bola de tres piezas.

¿Cómo funciona una válvula de bola de tres piezas?

Una válvula de bola de tres piezas funciona mediante una bola que se encarga de abrir y cerrar el flujo de fluido. Esta bola en una válvula de bola de tres piezas que tiene un agujero en su sección central. Es a través del agujero donde el fluido pasa a través de la válvula. Una válvula de bola de tres piezas tiene la bola conectada al vástago. El vástago está conectado al volante o al actuador. El actuador o volante realiza un cuarto de vuelta (ángulo de 90^o grados) para abrir/cerrar la válvula de bola. Cuando el volante/actuador gira 90^o , hace que el vástago y la bola giren a los mismos 90^o . El cuarto de vuelta de la bola hace que el orificio de la bola sea colineal con la tubería, lo que permite que el fluido fluya a través de la válvula. En este caso, se dice que la válvula bola de tres piezas está cerrada. Para bloquear el flujo de fluido, la bola se gira en sentido contrario a las agujas del reloj durante 90^o . Esto hace que el orificio de la bola sea perpendicular al flujo del fluido o a la tubería y, por lo tanto, garantiza que el fluido no fluya.

Tipos de válvulas de bola de tres piezas

Válvula de bola de tres piezas de paso total

Una válvula de bola de 3 piezas de paso total es una válvula en la que el diámetro de la bola es el mismo que el de la tubería. La ventaja de una válvula de bola de 3 piezas de paso total es que no tiene pérdidas adicionales por fricción y es más fácil de limpiar. Sin embargo, una válvula de bola de 3 piezas de paso total tiene una carcasa más grande y una bola más grande en comparación con una válvula de bola de paso reducido. Por ello, el coste de una válvula de bola de 3 piezas de paso total es mayor, lo que supone un reto para muchos fabricantes. Las válvulas de bola de 3 piezas de paso total se utilizan cuando se necesita una baja resistencia al flujo de fluido, por ejemplo, en las tuberías de aspiración de las bombas, en las que la caída de presión puede afectar al rendimiento de la bomba.

Válvula de bola de tres piezas de diámetro reducido

Una válvula de bola de tres piezas de paso reducido es una válvula con un diámetro de paso de bola menor que el diámetro de la tubería. En una válvula de bola de tres piezas, el área de flujo de fluido se hace más estrecha en la salida de la válvula aguas abajo. Por lo tanto, se introducen pérdidas por fricción que provocan una caída de presión. Dado que la descarga de fluido permanece constante, la velocidad de flujo aumenta a medida que el área de flujo disminuye. Sin embargo, a pesar de las pérdidas por fricción y de la caída de presión, las válvulas de bola de 3 piezas de paso reducido se utilizan con más frecuencia que las válvulas de bola de 3 piezas de paso total. Las válvulas de bola de 3 piezas de paso reducido se utilizan cuando la turbulencia y el caudal no son las principales preocupaciones y no es probable que se produzca una acumulación de partículas. El coste de una válvula de bola de 3 piezas de paso reducido es menor porque estas válvulas utilizan una carcasa y una bola de menor tamaño.

Figura: Válvula de bola de 3 piezas de paso reducido.

Válvula de bola de 3 piezas con puerto en V

Se trata de una válvula de bola de tres piezas con una bola que tiene un orificio en forma de “V”. La forma de V también denota el diseño del asiento. Una válvula de bola de 3 piezas con puerto en V ofrece más control para cerrar y abrir el flujo de fluido de forma eficiente. El flujo en una válvula de bola de 3 piezas con puerto en V es casi lineal. Las válvulas de bola de tres piezas con puerto en V son más resistentes, ya que están pensadas para trabajar con flujos de fluidos de alta velocidad que pueden dañar las válvulas de bola estándar.

Figura: Válvula de bola de tres piezas con puerto en V.

Válvula de bola de 3 piezas Trunnion

Se trata de una válvula de bola de tres piezas en la que la bola de la válvula gira en una posición fija. La bola de una válvula de bola de 3 piezas se mantiene en su posición mediante un eje en la parte inferior y superior, de manera que no puede moverse en dirección lateral. Una válvula de bola de 3 piezas con muñón crea un sello al pro-estresar la bola y los asientos o al forzar el asiento contra la bola usando la presión del fluido. El componente trunnion absorbe la presión del flujo de fluido y, por lo tanto, el contacto entre el asiento y la bola no se estresa excesivamente. Esto hace que el par de funcionamiento en una válvula de bola de 3 piezas con muñón sea menor, lo que facilita la apertura/cierre de la válvula de bola. El concepto de válvulas de bola de muñón se utiliza para fabricar válvulas de bola de tres piezas de gran tamaño y válvulas utilizadas en aplicaciones de alta presión.

Figura: Válvula de bola de 3 piezas con muñón.

Válvula de bola flotante de 3 piezas

Una válvula de bola flotante de tres piezas es una válvula que tiene la bola suspendida en el fluido y mantenida en su posición por dos anillos de sellado. La bola de la válvula se apoya en su lugar mediante asientos y puede moverse en dirección lateral libremente. La presión del fluido actúa sobre la bola forzándola a entrar en el asiento y proporcionando así un cierre hermético. Las válvulas de bola flotante de 3 piezas se utilizan sobre todo en aplicaciones de baja y media presión. Las válvulas de bola flotante de 3 piezas tienen una buena estanqueidad y una estructura de diseño simple. Las válvulas de bola flotante de tres piezas no se utilizan en tamaños grandes ni en aplicaciones de alta presión porque la elevada fuerza que se ejerce sobre la bola puede deformar los asientos y afectar a las propiedades de sellado de la válvula a baja presión. La otra razón es que la elevada fuerza sobre la bola dificulta el funcionamiento de la válvula de bola de tres piezas, que necesita altos valores de par para superar la fuerza del asiento a alta presión.

Aplicaciones de la válvula de bola de tres piezas

• Las válvulas de bola de tres piezas se utilizan en el control del agua en los sistemas de riego.
• Las válvulas de bola de tres piezas se utilizan en los procesos de fabricación de productos farmacéuticos.
• Las válvulas de bola de 3 piezas se utilizan en las plantas de generación de energía.
• Estas válvulas se utilizan en las industrias químicas.
• Estas válvulas se utilizan en plantas de petróleo y gas.
• Las válvulas de bola de tres piezas se utilizan en el procesamiento de alimentos y bebidas con fines sanitarios debido a la facilidad de limpieza necesaria para mantener unas condiciones higiénicas elevadas.

Ventajas de las válvulas de bola de tres piezas

• Las tres piezas de estas válvulas se conectan mediante tornillos y tuercas. Esta conexión es muy conveniente ya que facilita la instalación y el desmontaje de la válvula.
• Las válvulas de bola de tres piezas son rápidas de accionar.
• Las válvulas de bola de tres piezas tienen una baja resistencia al fluido.
• La limpieza, la reparación y el mantenimiento pueden realizarse fácilmente en las válvulas de bola de tres piezas.
• Las válvulas de bola de tres piezas emplean una estructura de diseño simple.
• Estas válvulas son de varios tipos que se adaptan a diversas aplicaciones.
• Las válvulas de bola de tres piezas tienen una larga vida útil porque pueden repararse en lugar de comprar una nueva válvula en caso de que se rompa un componente de la misma.  
• Las válvulas de bola de 3 piezas pueden conectarse a las tuberías utilizando varios métodos de conexión según las preferencias del usuario.

Desventajas de las válvulas de bola de tres piezas

• Las válvulas de bola de tres piezas son más caras que las de una o dos piezas.

Solución de problemas de una válvula de bola de tres piezas

Fugas en las conexiones

• Conectores finales mal alineados. Compruebe la alineación de los conectores finales para asegurarse de que están paralelos.
• Juntas tóricas dañadas o desplazadas o partículas en la ranura de la junta tórica. Inspeccione las juntas tóricas de la válvula en busca de daños químicos y físicos para asegurarse de que son compatibles con el medio. Si las juntas tóricas están dañadas, sustitúyalas. Si hay partículas en la ranura, límpielas.
• Las tuercas y los botones están flojos; apriétalos.

Fuga del tallo

• La junta tórica del vástago está dañada. Sustituya la junta tórica. Compruebe que la junta tórica es compatible con el material.
• Vástago roto. Repare o sustituya el vástago según sea necesario. 

Fuga a través del balón

• Obstrucción en la bola. Verifique que la válvula de bola de 3 piezas esté en su posición de cierre total. Si no está en posición de cierre total, compruebe si hay residuos que obstruyan el puerto de la bola. Retire las obstrucciones y vuelva a instalar la válvula.
• La bola está dañada. Sustituya la bola.

Fugas a través del asiento

• El asiento está dañado; sustitúyalo.
• El asiento está cargado de residuos. Elimine los residuos del asiento. Compruebe la compatibilidad del asiento con el material.

El mango es difícil de manejar

• Desechos obstruidos. Compruebe que el mango no está obstruido por sólidos. Retire cualquier material extraño.
• Está roto. Repare el mango o sustitúyalo si es necesario.

Resumen

Las válvulas de bola de tres piezas son válvulas que tienen tres piezas, es decir, el cuerpo y dos tapas finales. Las tres piezas se conectan mediante pernos y tuercas. Las válvulas de bola de tres piezas son muy resistentes, pero son más caras que otras válvulas, como las de dos piezas. Las válvulas de bola de 3 piezas emplean una bola con un orificio en su centro. La bola se encarga de abrir y cerrar el fluido. El fluido fluye a través de la válvula de bola de tres piezas por el orificio de la bola. Las válvulas de bola de tres piezas funcionan alineando el orificio de la bola con la tubería en la que el fluido pasa a través del orificio de la bola y se dice que la tubería está abierta. Las válvulas de bola de tres piezas se cierran cuando la manivela o el actuador se giran 90^o en el sentido contrario a las agujas del reloj, donde la bola se vuelve perpendicular a la tubería bloqueando el flujo de fluido. Las válvulas de bola de tres piezas se utilizan en una amplia gama de aplicaciones en diferentes industrias manufactureras, como la farmacéutica, la de alimentos y bebidas, la de generación de energía, la de riego, la del petróleo y la del gas, entre otras. Las ventajas de utilizar válvulas de bola de tres piezas incluyen un funcionamiento rápido, son adecuadas para la limpieza, la reparación y el mantenimiento, pueden utilizarse en diferentes aplicaciones y están fabricadas con materiales resistentes para aplicaciones de alta presión, entre otras.