Válvula de globo de tres vías

¿Qué es una válvula de globo de tres vías?

Una válvula de globo de tres vías es una configuración especial de una válvula de globo de doble asiento. Este tipo de válvula tiene dos tipos básicos: un tipo de válvula de globo de tres vías se utiliza para mezclar y combinar dos corrientes de fluido que fluyen hacia un puerto de salida común. El otro tipo se utiliza para la aplicación de desvío tomando la corriente común y dividiéndola en dos puertos de salida. Una aplicación representativa de la mezcla es la combinación de dos líquidos diferentes para crear un producto de salida específico. Por otro lado, una válvula de globo de tres vías desviadora puede utilizarse para cambiar una corriente de fluido de un recipiente a otro. La válvula de desviación también se utiliza en el control de la temperatura en un intercambiador de calor. Al controlar la temperatura, la válvula de globo de tres vías dirige una parte del flujo de fluido a través del intercambiador y el resto del flujo de fluido pasa por alto el intercambiador. La respectiva división del fluido proporciona el equilibrio térmico necesario para controlar la temperatura. En una válvula de globo de tres vías, las fuerzas que actúan sobre el doble asiento no se equilibran de forma similar a la válvula de doble asiento de dos vías. Esto se debe a que la válvula de globo de tres vías tiene diferentes niveles de presión en cada canal de flujo. Además, la válvula de globo de tres vías tiene una fuerza dinámica diferente que actúa sobre cada cabeza del obturador. Por lo tanto, una válvula de globo de tres vías no debe utilizarse cuando haya una gran caída de presión.

Figura: Válvula de globo de tres vías.

Componentes de una válvula de globo de tres vías

Actuador

El actuador es la fuente de energía para cerrar o abrir la válvula. En una válvula de globo de tres vías se pueden utilizar varios tipos de actuadores: manuales, neumáticos, hidráulicos y eléctricos.

Capó

El bonete es el componente de una válvula de globo de tres vías que conecta el cuerpo de la válvula para mejorar el cierre hermético libre de fugas. El bonete utilizado en una válvula de globo de tres vías puede estar atornillado (utiliza pernos y tuercas) o atornillado (utiliza tornillos). Cada uno de los dos tipos de bonete tiene sus ventajas, por ejemplo, el bonete atornillado ofrece un cierre estanco a la presión. El bonete atornillado es mejor para las válvulas de globo de tres vías que trabajan a muy alta presión.

Embalaje de glándulas

La empaquetadura de la válvula de globo de tres vías es una junta que se utiliza para mejorar el cierre hermético entre el bonete y el vástago de la válvula. Se utiliza para evitar que los fluidos salgan del prensaestopas y los vástagos. Dispone de prensaestopas que se aprietan para garantizar que no haya fugas. La empaquetadura de la válvula de globo de tres vías puede estar hecha de diferentes materiales como elastómeros, PTFE, materiales fibrosos entre otros. La empaquetadura de la válvula de globo de tres vías debe fabricarse de forma que ayude a reducir el riesgo de daños en el vástago y, en consecuencia, la fuga de fluidos.

Anillo del asiento

Es el componente de una válvula de globo de tres vías que sella el espacio entre el vástago y el obturador y el bonete. El anillo de asiento se enrosca o se aprieta en la válvula. El anillo de asiento proporciona una superficie de cierre reemplazable y estable.

Vástago

El vástago conecta el actuador con el disco para ayudar a transmitir la fuerza para controlar el flujo a través de la válvula. El vástago de una válvula de globo de tres vías se utiliza para posicionar correctamente el disco y proporcionar el movimiento necesario en el obturador para cerrar o abrir la válvula. El vástago es uno de los principales componentes de una válvula de globo de tres vías, ya que conecta los componentes internos de la válvula y el actuador. Para evitar la fuga de fluido, el vástago de la válvula está provisto de una empaquetadura a su alrededor. La empaquetadura que rodea al vástago debe sustituirse según las recomendaciones del fabricante de la válvula de globo de tres vías. El vástago está fabricado con materiales resistentes, como el acero, para ayudar a soportar la alta presión y las tensiones en la válvula durante su funcionamiento.

Enchufe

El obturador es otro componente muy importante de una válvula de globo de tres vías. También se conoce como disco. El obturador se asienta en el asiento cuando la válvula está cerrada, bloqueando el flujo de fluido. Cuando el obturador se asienta sobre el asiento de la válvula, permite el paso del fluido.

 Cuerpo de la válvula

El cuerpo de la válvula de globo de tres vías es el componente que mantiene unidos todos los demás componentes. El cuerpo de la válvula alberga todos los componentes internos de la válvula para permitir el control del fluido. El cuerpo de la válvula tiene los tres puertos necesarios en una válvula de globo de tres vías.

Figura: Componentes de una válvula de globo de tres vías.

Principio de funcionamiento de una válvula de globo de tres vías

El funcionamiento de una válvula de globo de tres vías depende sobre todo del uso que se le dé. Estas válvulas se utilizan principalmente para mezclar o desviar el flujo de fluido. Por lo tanto, el principio de funcionamiento de una válvula de globo de tres vías dependerá de su uso, como se explica a continuación.

Válvula de globo de tres vías para aplicaciones de mezcla

Cuando se utiliza una válvula de globo de tres vías para una aplicación de mezcla, el fluido procedente de los puertos de entrada A y B se mezcla en el cuerpo de la válvula. Una vez mezclado, el fluido se transmite a través del puerto de salida AB. La mezcla de los dos fluidos a diferentes presiones y temperaturas ayuda a mejorar las propiedades requeridas y a enviarlas para su uso indentado.

Figura: Funcionamiento de una válvula de globo de tres vías para aplicación de mezcla.

Válvula de globo de tres vías utilizada para desviar el flujo

Una válvula de globo de tres vías utilizada para desviar el flujo tiene AB como puerto de entrada mientras que A y B son los puertos de salida. Cuando el vástago y el obturador están al 100% hacia arriba, el puerto A se bloquea. Esto permite el flujo de fluido de AB a B solamente. Cuando el husillo y el tapón están al 100% hacia abajo, el flujo de fluido a través de B se bloquea. Por lo tanto, el flujo sólo se produce desde AB hacia A.

Figura: Funcionamiento de una válvula de globo de tres vías utilizada para la aplicación de desviación.

Las válvulas de globo de tres vías también pueden utilizarse como válvulas de derivación en aplicaciones de válvulas de bucle primario y secundario.

Tipos de válvulas de globo de tres vías

Existen dos tipos de válvulas de globo de tres vías en función de la aplicación, es decir, válvulas de globo de tres vías de desviación y de mezcla.

Válvulas de globo de tres vías de desviación

Son válvulas de globo de tres vías que se utilizan para desviar el flujo de fluido. Estas válvulas tienen dos orificios de salida y uno de entrada. El movimiento del vástago de la válvula desplaza dos obturadores. En función de la geometría de los obturadores y del asiento, el flujo de fluido entrante se distribuye en dos líneas de salida. Estas válvulas tienen un vástago común que se utiliza para accionar dos obturadores para dos salidas. Las válvulas de globo de tres vías desviadoras se utilizan en varias aplicaciones, como las grandes unidades de tratamiento de aire para refrigeración o calefacción. Estas válvulas también se utilizan en sistemas hidrónicos de caudal variable. Las válvulas de globo de tres vías desviadoras deben montarse con el vástago vertical por encima del cuerpo de la válvula para ayudar a mejorar su vida útil. Los fabricantes de válvulas de globo de tres vías fabrican estas válvulas utilizando materiales resistentes en diferentes componentes de la válvula, como el cuerpo de la válvula, el vástago y los obturadores. Estos materiales resistentes están pensados para ayudar a la válvula a superar la alta presión que emana de la alta presión del fluido. Entre estos materiales resistentes se encuentran el acero inoxidable y el latón. Estos materiales también se utilizan para proteger la válvula de los medios corrosivos y abrasivos que pueden dañar fácilmente la válvula.

Válvulas de globo de tres vías mezcladoras

Una válvula de globo de tres vías de mezcla es una válvula utilizada para aplicaciones de mezcla. Esta válvula se utiliza cuando se quiere mezclar dos fluidos de diferente presión y temperatura u otras características, pero se termina con un fluido que tiene las mismas propiedades a la salida de la válvula. Estas válvulas pueden funcionar con varios actuadores, como los neumáticos, eléctricos, manuales o hidráulicos. Estas válvulas están acopladas directamente y tienen un bonete universal. Estas válvulas están fabricadas con materiales resistentes como el acero inoxidable. El material resistente ayuda a superar la presión y la temperatura del flujo de fluido. Una combinación de alta presión y temperatura puede debilitar fácilmente la válvula, por lo que los fabricantes de válvulas de globo de tres vías siempre utilizan materiales resistentes.

Características de una válvula de globo de tres vías

• Las válvulas de globo de tres vías tienen un diseño de entrada superior que facilita la inspección y el mantenimiento.
• Las válvulas de globo de tres vías pueden funcionar con diferentes tipos de actuadores según las preferencias de los clientes.
• Cuentan con un ajuste equilibrado que permite obtener altos caudales de fluido a la vez que se reduce el tamaño del actuador.
• Las válvulas de globo de tres vías tienen una excelente capacidad de control del flujo de fluido.
• Estas válvulas pueden mezclar diferentes fluidos en un solo componente fluido.
• Estas válvulas pueden desviar el flujo de una dirección a otra.
• Estas válvulas pueden restringir el flujo de fluidos.

¿Qué debe tener en cuenta a la hora de seleccionar/comprar una válvula de globo de tres vías?

Presión nominal

Las diferentes válvulas de globo de tres vías están diseñadas para soportar diferentes niveles de presión. Comprender la presión de trabajo requerida en la tubería ayudará a determinar la válvula que puede soportar dichas presiones. Una válvula que trabaje a una presión superior a su resistencia puede provocar fugas y dañarse.

Temperatura de funcionamiento

Los fabricantes de válvulas de globo de tres vías las fabrican para diferentes niveles de temperatura de funcionamiento. Algunos materiales, como el PTFE, pueden soportar bajas temperaturas, mientras que otros, como el acero inoxidable, pueden soportar altas temperaturas, como 400^o C. Por ello, conocer la temperatura de trabajo del fluido ayudará a seleccionar la válvula correcta para la tarea adecuada. Utilizar una válvula para una temperatura incorrecta puede dañar fácilmente la válvula incluso durante el primer día de uso.

Materiales utilizados para la fabricación de la válvula

Las válvulas de globo de tres vías funcionan con diferentes fluidos y materiales que tienen distintas propiedades. La naturaleza del material utilizado para fabricar los componentes internos de la válvula determinará con qué fluidos puede trabajar la válvula. Por lo tanto, conocer la naturaleza del fluido con el que se va a trabajar le ayudará a seleccionar mejor la válvula de globo de tres vías adecuada para esa tarea. Algunos fluidos son corrosivos y, por tanto, necesitan materiales resistentes a la corrosión como el PTFE.

Coeficiente de flujo

Conocer el coeficiente de flujo del fluido es importante ya que ayudará a determinar la válvula de globo de tres vías ideal que puede optimizar el proceso de flujo.

Tipo de actuador

El actuador es el componente que proporcionará la energía para hacer funcionar la válvula. Los actuadores disponibles que pueden utilizarse en una válvula de globo de tres vías son el actuador manual (se acciona a mano mediante un volante), el actuador neumático (se acciona mediante aire comprimido para ayudar a accionar el mecanismo de cierre y apertura de la válvula), el actuador eléctrico (utiliza electricidad para controlar la válvula) y el actuador hidráulico (utiliza fluido hidráulico, como aceite o agua, para cerrar o abrir la válvula). Algunos actuadores son más baratos y cómodos de usar que otros. El tipo de actuador depende de la preferencia del cliente en cuanto a facilidad y rapidez de uso.

Aplicaciones de la válvula de globo de tres vías

• Las válvulas de globo de tres vías se utilizan en la separación del aire.
• Se utilizan en el procesamiento del gas natural.
• Se utilizan en la licuefacción del gas natural licuado.
• Las válvulas de globo de tres vías se utilizan en el procesamiento de la madera.
• Se utilizan en el tratamiento del agua.
• Se utilizan en la elaboración y producción de alimentos.
• Las válvulas de globo de tres vías se utilizan para mejorar el flujo constante en los intercambiadores de calor.
• Se utilizan para mejorar el suministro de agua constante y la temperatura en una unidad de refrigeración-condensación de un intercambiador de calor.

 Ventajas de una válvula de globo de tres vías

• Las válvulas de globo de tres vías son fáciles de inspeccionar y realizar el mantenimiento.
• En las válvulas de globo de tres vías se pueden utilizar diferentes actuadores.
• Estas válvulas tienen una buena capacidad de control de flujo.
• Estas válvulas tienen una excelente capacidad de presión.
• Estas válvulas pueden funcionar en una amplia gama de temperaturas.
• Estas válvulas son resistentes a la corrosión.

Desventajas de una válvula de globo de tres vías

• Las válvulas de globo de tres vías son caras en comparación con otras válvulas.
• Las válvulas de globo de tres vías tienen un peso elevado.
• Tienen una gran caída de presión.

Solución de problemas de las válvulas de globo de tres vías

Fuga de la empaquetadura del vástago

• Brida de la empaquetadura suelta. Fijar la brida de la empaquetadura.
• El vástago está dañado. Desmonte la válvula de globo de tres vías e inspecciónela visualmente. Verifique si las piezas del tapón están dañadas y sustitúyalas si es necesario.
• El vástago no está dañado. Sustituya las juntas tóricas y los anillos de empaquetadura de la brida del prensaestopas teniendo en cuenta todos los procedimientos de seguridad recomendados por el fabricante.

Fuga interna excesiva cuando la válvula de globo de tres vías está cerrada

• Compruebe que el suministro de presión de aire en la válvula sea el recomendado por el fabricante de la válvula de globo de tres vías.
• Cuando la válvula está en posición cerrada. Compruebe si la escala de presión de salida del posicionador es idéntica a la presión recomendada.
• Ajustar la carrera de la válvula para que cierre bien y volver a montar la abrazadera.

Fugas en el capó

• El capó no está bien apretado. Apriete el capó.
• Desmonte la válvula de globo de tres vías y compruebe la junta del capó.

El actuador del volante no puede girar con flexibilidad o el disco no puede cerrarse o abrirse

• La empaquetadura está demasiado apretada. Afloje las tuercas de la empaquetadura.
• Glándula torcida. Rectificar la glándula.
• Tuerca del vástago dañada o presencia de suciedad. Compruebe la rosca de la tuerca del vástago. Limpie la suciedad.
• El vástago está doblado. Sustituya o rectifique el vástago.
• Roscas de tornillo desgastadas en la tuerca del vástago. Sustituya la tuerca del vástago.

Resumen

Las válvulas de globo de tres vías son válvulas de globo que tienen tres puertos. Estas válvulas se utilizan para desviar o mezclar fluidos. Cuando se utiliza para mezclar fluidos, la válvula emplea dos puertos de entrada y uno de salida. Cuando se utiliza para desviar fluidos, la válvula emplea una entrada y dos salidas. Las válvulas de globo de tres vías son válvulas de globo que tienen el asiento en la parte inferior del cuerpo de la válvula. Estas válvulas tienen el tercer orificio situado de forma normal a los otros dos orificios. Las válvulas de globo de tres vías son de dos tipos: de desviación y de mezcla.

Las válvulas de globo de tres vías se utilizan en diferentes aplicaciones como el control del procesamiento de agua, petróleo y gas, en aplicaciones de refrigeración y calefacción como intercambiadores de calor, separación de aire y procesamiento de alimentos, entre otras. Las válvulas de globo de tres vías tienen características comunes como el diseño de entrada superior, la compatibilidad con diferentes actuadores, tienen un amplio rango de control y la capacidad de desviar y mezclar fluidos. Antes de comprar/seleccionar una válvula de globo de tres vías hay que tener en cuenta ciertos factores como la presión nominal, la temperatura de funcionamiento, el coeficiente de caudal, el tipo de actuador, la compatibilidad de los medios y los materiales de la válvula. Las ventajas de las válvulas de globo de tres vías son la facilidad de inspección y mantenimiento, la buena capacidad de presión, la resistencia a la corrosión y una amplia gama de niveles de temperatura.