Cuerpo de la Válvula

El cuerpo de la válvula debe resistir la temperatura y la presión del fluido sin pérdidas, tener un tamaño adecuado para el caudal que debe controlar y ser resistente a la erosión o a la corrosión producida por el fluido.

El cuerpo y las conexiones a la tubería están normalizados de acuerdo con las presiones y temperaturas de trabajo en las normas DIN.

La tapa de la válvula de control tiene por objeto unir el cuerpo de la válvula al servomotor. A través de ella desliza el vástago del obturador accionado por el motor. Este vástago dispone generalmente de un índice que señala en una escala la posición de apertura o de cierre de la válvula. Para que el fluido no escape a través de la tapa es necesaria una caja de empaquetadura entre la tapa y el vástago. La empaquetadura ideal debe ser elástica, tener un bajo coeficiente de rozamiento, ser químicamente inerte y ser un aislante eléctrico, con el fin de no formar un puente galvánico con el vástago que dé lugar a una corrosión de partes de la válvula.

Como partes internas de la válvula se consideran: el vástago, la empaquetadura, el collarín de lubricación en la empaquetadura, los anillos de guía del vástago, el obturador y el asiento o los asientos.

Hay que señalar que el obturador y el asiento constituyen el “Corazón de la Válvula” al controlar el caudal gracias al orificio de paso variable que forman al variar su posición relativa, y que además tienen la misión de cerrar el paso del fluido.

El obturador y los asientos se fabrican normalmente en acero inoxidable porque este material es muy resistente a la corrosión y a la erosión del fluido.

Cuando la velocidad del fluido es baja, pueden utilizarse PVC, fluorocarbonos y otros materiales blandos, solos o reforzados con fibras de vidrio o grafito.

El obturador determina la característica de caudal de la válvula; es decir, la relación que existe entre la posición del obturador y el caudal de paso del fluido.

La pérdida de presión total producida por una válvula consiste en:

• La pérdida de presión dentro de la válvula.
• La pérdida de presión en la tubería de entrada es mayor de la que se produce normalmente si no existe válvula en la línea (este efecto es pequeño).
• La pérdida de presión en la tubería de salida es superior a la que se produce normalmente si no hubiera válvula en la línea (este efecto puede ser muy grande).

Válvulas de Movimiento Lineal

Válvula de Globo

Puede ser de simple asiento, de doble asiento y de obturador equilibrado. Las válvulas de simple asiento precisan de un actuador de mayor tamaño para que el obturador cierre en contra de la presión diferencial del proceso. Por lo tanto, se emplean cuando la presión del fluido es baja y se precisa que las fugas en posición de cierre sean mínimas. El cierre estanco se logra con obturadores provistos de una arandela de teflón. En la válvula de doble asiento o de obturador equilibrado, la fuerza de desequilibrio desarrollada por la presión diferencial a través del obturador es menor que en la válvula de simple asiento. Por este motivo, se emplea en válvulas de gran tamaño o bien cuando deba trabajarse con una alta presión diferencial. En posición de cierre, las fugas son mayores que en una válvula de simple asiento.

Válvula en Ángulo

Esta válvula permite tener un flujo de caudal regular sin excesivas turbulencias y es adecuada para disminuir la erosión cuando esta es considerable por las características del fluido o bien por la excesiva presión diferencial. El diseño de la válvula es idóneo para el control de fluidos que vaporizan, para trabajar con grandes presiones diferenciales y para los fluidos que contienen sólidos en suspensión. Este tipo de válvulas se emplea generalmente para mezclar fluidos o bien para derivar de un flujo de entrada dos de salida. Las válvulas de tres vías intervienen típicamente en el control de temperatura de intercambiadores de calor.

Válvula de Jaula

Consiste en un obturador cilíndrico que desliza en una jaula con orificios adecuados a las características de caudal deseadas en la válvula. Se caracterizan por el fácil desmontaje del obturador y porque este puede incorporar orificios que permiten eliminar prácticamente el desequilibrio de fuerzas producido por la presión diferencial, favoreciendo la estabilidad y el funcionamiento. Por este motivo, este tipo de obturador equilibrado se emplea en válvulas de gran tamaño o bien cuando deba trabajarse con una alta presión diferencial. Como el obturador está contenido dentro de la jaula, la válvula es muy resistente a las vibraciones o al desgaste. Por otro lado, el obturador puede disponer de aros de teflón que, con la válvula en posición cerrada, asientan contra la jaula y permiten así un cierre hermético.

Válvula de Compuerta

Esta válvula efectúa su cierre con un disco vertical plano, o de forma especial, y que se mueve verticalmente al flujo del fluido. Por su disposición, es adecuada generalmente para el control todo-nada, ya que en posiciones intermedias tiende a bloquearse. Tiene la ventaja de presentar muy poca resistencia al flujo del fluido cuando está en posición de apertura total.

Válvula en “Y”

Es adecuada como válvula de cierre y de control. Como válvula todo-nada se caracteriza por su baja pérdida de carga y como válvula de control presenta una gran capacidad de caudal. Posee una característica de autodrenaje cuando está instalada inclinada con un cierto ángulo. Se emplea usualmente en instalaciones criogénicas.

Válvula de Cuerpo Partido

Esta válvula es una modificación de la válvula de globo de simple asiento, teniendo el cuerpo partido en dos partes entre las cuales está presionado el asiento. Esta disposición permite una fácil sustitución del asiento y facilita un flujo suave del fluido sin espacios muertos en el cuerpo. Se emplea principalmente para fluidos viscosos y en la industria alimentaria.

Válvulas de Compresión

Funcionan mediante el pensamiento de dos o más elementos flexibles, por ejemplo, un tubo de goma. Igual que las válvulas de diafragma, se caracterizan porque proporcionan un óptimo control en posición de cierre parcial y se aplican fundamentalmente en el manejo de fluidos negros o corrosivos, viscosos o conteniendo sólidos en suspensión.

Válvula Saunders

En esta válvula, el obturador es una membrana flexible que, a través de un vástago unido a un servomotor, es forzada contra un resalte del cuerpo, cerrando así el paso del fluido. La válvula se caracteriza porque el cuerpo puede revestirse fácilmente de goma o plástico para trabajar con fluidos agresivos.

Tiene la desventaja de que el servomotor de accionamiento debe ser muy potente. Se utiliza principalmente en procesos químicos difíciles, en particular en el manejo de fluidos negros o agresivos o bien en el control de fluidos conteniendo sólidos en suspensión.

Válvulas de Obturador Excéntrico Rotativo

Consiste en un obturador de superficie esférica que tiene un movimiento excéntrico rotativo y que está unido al eje de giro por uno o dos brazos flexibles.

El eje de giro sale al exterior del cuerpo y es accionado por un vástago conectado a un servomotor. El par de este es reducido gracias al movimiento excéntrico de la cara esférica del obturador.

La válvula puede tener un cierre estanco mediante aros de teflón dispuestos en el asiento y se caracteriza por su gran capacidad de caudal, comparable a las válvulas mariposa y de bola, y por su elevada pérdida de carga admisible.

Válvula de Obturador Cilíndrico Excéntrico

Tiene un obturador cilíndrico excéntrico que asienta contra un cuerpo cilíndrico. El cierre hermético se logra con un revestimiento de goma o teflón en la cara del cuerpo donde asienta el obturador. La válvula es de bajo coste y tiene una capacidad relativamente alta. Es adecuada para fluidos corrosivos y líquidos viscosos o conteniendo sólidos en suspensión.

Válvula de Mariposa

El cuerpo está formado por un anillo cilíndrico dentro del cual gira transversalmente un disco circular. La válvula puede cerrar herméticamente mediante un anillo de goma empotrado en el cuerpo. Un servomotor exterior acciona el eje del disco y ejerce su par máximo cuando la válvula está totalmente abierta, siempre que la presión permanezca constante. En la selección de la válvula es importante considerar las presiones diferenciales correspondientes a las posiciones de completa apertura y de cierre; se necesita una gran fuerza del actuador para accionar la válvula en caso de una caída de presión elevada. Las válvulas de mariposa se emplean para el control de grandes caudales de fluidos a baja presión.

Válvulas de Bola

El cuerpo de la válvula tiene una cavidad interna esférica que alberga un obturador en forma de esfera o de bola. La válvula tiene un corte adecuado que fija la curva característica de la válvula, y gira transversalmente accionada por un servomotor exterior. El cierre hermético se logra mediante un aro de teflón incorporado al cuerpo contra el cual asienta la bola cuando la válvula está cerrada. En posición de apertura total, la válvula equivale aproximadamente en tamaño al 75% del tamaño de la tubería. La válvula de bola se emplea principalmente en control de caudal de fluidos negros, o bien en fluidos con gran porcentaje de sólidos en suspensión.

Válvula de Orificio Ajustable

El obturador de esta válvula consiste en una camisa de forma cilíndrica que está perforada con dos orificios, uno de entrada y uno de salida, y que gira mediante una palanca exterior accionada manualmente o por medio de un servomotor. El giro del obturador tapa parcial o totalmente las entradas y salidas de la válvula, controlando así el caudal. La válvula incorpora además una corredera cilíndrica que puede deslizar dentro de la camisa gracias a un macho roscado de accionamiento exterior. La corredera puede así fijarse manualmente en una posición determinada para limitar el caudal máximo.

La válvula es adecuada en los casos en que hay que ajustar manualmente el caudal máximo del fluido, cuando el caudal puede variar entre límites amplios de forma intermitente o continua y cuando no se requiere un cierre hermético. Se utiliza para combustibles gaseosos o líquidos, vapor, aire comprimido y líquidos en general.

Válvula de Flujo Axial

Consisten en un diafragma accionado neumáticamente que mueve un pistón, el cual a su vez comprime un fluido hidráulico contra un obturador formado por un material elastómero. De este modo, el obturador se expande para cerrar el flujo anular del fluido. Este tipo de válvulas se emplea para gases y es especialmente silencioso. Otra variedad de la válvula de flujo axial es la válvula de manguito, que es accionada por conexión exterior del manguito a través de un fluido auxiliar a una presión superior a la del propio fluido. Se utiliza también para gases.

Actuadores

Entenderemos por actuador aquel elemento que efectúa la acción final de control, es decir, aquella acción que hace que la variable controlada adquiera el valor indicado por el controlador para lograr el objetivo final del control, tal es conseguir que la variable medida se mantenga en los rangos esperados.

La variable controlada suele ser de dos tipos:

• El flujo de una línea de fluido.
• La energía eléctrica, ya sea la circulación de una corriente o la aplicación de un voltaje.

Construcción

• Engranajes: dientes externos, internos, lóbulos, rotor.
• Paletas: desequilibradas, equilibradas.
• Pistones: axiales, radiales.

Bombas

Bombas de Engranaje

Este es uno de los tipos más populares de bombas de caudal constante, sobre todo si es de engranajes exteriores. En su forma más común, se componen de dos piñones dentados acoplados que dan vueltas, con un cierto juego, dentro de un cuerpo estanco. El piñón motriz está enchavetado sobre el árbol de arrastre, accionado generalmente por un motor eléctrico. Las tuberías de aspiración y de salida van conectadas cada una por un lado, sobre el cuerpo de la bomba.

Bombas de Lóbulo

Esta bomba funciona siguiendo el principio de la bomba de engranajes de dientes externos, es decir, ambos elementos giran en sentidos opuestos, con lo que se logra aumentar el volumen y disminuir la presión y, por ello, conseguir la aspiración del fluido.

Bombas de Paletas Desequilibradas

Al girar el rotor dentro del anillo volumétrico y ubicado en forma excéntrica a éste, se genera, por lo tanto, una cierta diferencia que permite en algunos casos controlar la cilindrada.

Bombas de Paletas Equilibradas

Se distingue en este tipo de bomba las siguientes situaciones:

• Anillo volumétrico.
• El rotor y el anillo están ubicados concéntricamente.
• Posee dos zonas de aspiración y dos de descarga, por lo tanto la aspiración y descarga se realiza dos veces en cada revolución.
• Su caudal es fijo.
• Las fuerzas resultantes se anulan, por lo tanto la bomba es equilibrada.