Los Diferentes Tipos de Válvulas

Una válvula es un mecanismo que regula el flujo de la comunicación entre dos partes de una máquina o sistema, en un buque o en cualquier instalación industrial, las válvulas son los elementos más comunes que nos podemos encontrar. Conocer los diferentes tipos de válvulas es una parte importante para cualquier técnico. Son elementos indispensables casi para cualquier tarea de mantenimiento, necesarios para redirigir los caudales entrantes o salientes de sistemas y equipos.

Para el contexto en el que vamos a desarrollar el articulo podremos definir válvula como:
Mecanismo que regula el flujo de la comunicación entre dos partes de una máquina o sistema

1. Obturador: También denominado disco en caso de parte metálica, es la pieza que realiza la interrupción física del fluido.

2. Husillo: o eje, es la parte que conduce y fija el obturador.

3. Asiento: Parte de la válvula donde se realiza el cierre por medio del contacto con el obturador.

4. Empaquetadura del eje: Es la parte que montada alrededor del eje metálico asegura la estanqueidad a la atmósfera del fluido.

5. Juntas de cierre: Es la parte que montada alrededor del órgano de cierre (en algunos caso) asegura una estanqueidad mas perfecta del obturador.

6. Cuerpo y Tapa: Partes retenedoras de presión, son el envolvente de las partes internas de las Válvulas.

7. Extremos: Parte de la válvula que permite la conexión a la tubería, pueden ser bridados, soldados, roscados, ranurados o incluso no disponer de ellos, es decir, permitir que la válvula se acople a la tubería tan solo por las uniones externas (Wafer)

8. Pernos de unión: Son los elementos que unen el cuerpo y tapa de la válvula entre si. Para asegurar la estanqueidad atmosférica hay que colocar juntas entre estas dos superficies metálicas.

9. Accionamiento: Es el mecanismo que acciona la válvula.

Debido a las diferentes variables, no puede haber una válvula universal; por tanto, para satisfacer los cambiantes requisitos de la industria se han creado innumerables diseños y variantes con el paso de los años, conforme se han desarrollado nuevos materiales, pero podemos categorizarlas en nueve tipos de válvulas agrupadas en 4 grupos según el tipo de aislamiento:

1. Válvulas de Compuerta [Válvula de Aislamiento Lineal]
2. Válvulas de Macho [Válvula de Aislamiento Rotatoria]
3. Válvulas de Globo [Válvula de Aislamiento Lineal]
4. Válvulas de Bola [Válvula de Aislamiento Rotatoria]
5. Válvulas de Mariposa [Válvula de Aislamiento Rotatoria]
6. Válvulas de Diafragma [Válvula de Aislamiento Lineal]
7. Válvulas de Apriete
8. Válvulas de Retención o Antirretorno
9. Válvulas de Alivio [Válvula de Seguridad]

La válvula de compuerta es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con un disco vertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento (fig. 1-1)

Recomendada para:

• Servicio con apertura total o cierre total, sin estrangulación.
• Para uso poco frecuente.
• Para resistencia mínima a la circulación.
• Para mínimas cantidades de fluido o liquido atrapado en la tubería.

Aplicaciones

• Servicio general
• Aceites y petróleo
• Gas y Aire
• Pastas semi-líquidas
• Líquidos espesos
• Vapor, gases y líquidos no condensables
• Líquidos corrosivos.

Variaciones

• Cuña maciza
• Cuña flexible
• Cuña dividida
• Disco doble.

Ventajas

• Alta capacidad.
• Cierre hermético.
• Bajo costo.
• Diseño y funcionamiento sencillos.
• Poca resistencia a la circulación.

Desventajas

• Control deficiente de la circulación.
• Se requiere mucha fuerza para accionarla.
• Produce cavitación con baja caída de presión.
• Debe estar cubierta o cerrada por completo.
• La posición para estrangulación producirá erosión del asiento y del disco.

Materiales

• Cuerpo: bronce, hierro fundido, hierro, acero forjado, Monel, acero fundido, acero inoxidable, plástico de PVC.
• Componentes: diversos

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento

• Lubricar a intervalos periódicos.
• Corregir de inmediato las fugas por la empaquetadura.
• Enfriar siempre el sistema al cerrar una tubería para líquidos calientes y al comprobar que las válvulas estén cerradas.
• No cerrar nunca las llaves a la fuerza con la llave o una palanca.
• Abrir las válvulas con lentitud para evitar el choque hidráulico en la tubería.
• Cerrar las válvulas con lentitud para ayudar a descargar los sedimentos y mugre atrapados.

Especificaciones para el pedido

• Tipo de conexiones de extremo.
• Tipo de cuña.
• Tipo de asiento.
• Tipo de vástago.
• Tipo de bonete.
• Tipo de empaquetadura del vástago.
• Capacidad nominal de presión para operación y diseño.
• Capacidad nominal de temperatura para operación y diseño.

La válvula de macho es de ¼ de vuelta, que controla la circulación por medio de un macho cilíndrico o cónico que tiene un agujero en el centro, que se puede mover de la posición abierta a la cerrada mediante un giro de 90°
(fig. 1-2).

Recomendada para:

• Servicio con apertura total o cierre total.
• Para baja caída de presión a través de la válvula.
• resistencia mínima a la circulación.
• Para cantidad mínima de fluido atrapado en la tubería.
• Para accionamiento frecuente.

Aplicaciones

• Servicio General.
• Pastas semilíquidas.
• Líquidos.
• Vapores y Gases.
• Corrosivos.

Variaciones

• Lubricada.
• Sin lubricar.
• Orificios múltiples.

Ventajas

• Alta capacidad.
• Bajo costo.
• Cierre hermético.
• Funcionamiento rápido.

Desventajas

• Requiere alta torsión (par) para accionarla.
• Desgaste del asiento.
• Cavitación con baja caída de presión.

Materiales

• Hierro, hierro dúctil, acero al carbono, acero inoxidable, aleación 20, Monel, níquel, Hastelloy, camisa de plástico.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento

• Dejar espacio libre para mover la manija en las válvulas accionadas con una llave.
• En las válvulas con macho lubricado, lubricarlas a intervalos periódicos.
• En las válvulas con macho lubricado, hacerlo antes de ponerlas en servicio.

Especificaciones para el pedido

• Material del cuerpo.
• Material del macho.
• Capacidad nominal de temperatura.
• Disposición de los orificios, si es de orificios múltiples.
• Lubricante, si es válvula lubricada.

Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por medio de un disco o tapón que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con la circulación en la tubería (fig. 1-3).

Recomendada para:

• Estrangulación o regulación de circulación.
• Para accionamiento frecuente.
• Para corte positivo de gases o aire.
• Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación.

Aplicaciones

• Servicio General.
• Pastas semilíquidas.
• Líquidos.
• Vapores y Gases.
• Corrosivos.

Variaciones

• Normal (estándar)
• En «Y»
• En ángulo
• De tres vías.

Ventajas

• Estrangulación eficiente con estiramiento o erosión mínimos del disco o asiento.
• Carrera corta del disco y pocas vueltas para accionarlas, lo cual reduce el tiempo y desgaste en el vástago y el bonete.
• Control preciso de la circulación.
• Disponible con orificios múltiples.

Desventajas

• Gran caída de presión.
• Costo relativo elevado.

Materiales

• Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel (aleación comercial de níquel), acero inoxidable, plásticos.
  
• Componentes: diversos.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento

Instalar de modo que la presión este debajo del disco, excepto en servicio con vapor a alta temperatura.

• Registro en lubricación.

Hay que abrir ligeramente la válvula para expulsar los cuerpos extraños del asiento.

Apretar la tuerca de la empaquetadura, para corregir de inmediato las fugas por la empaquetadura.

Especificaciones para el pedido

• Tipo de conexiones de extremo.
• Tipo de disco.
• Tipo de asiento.
• Tipo de vástago.
• Tipo de empaquetadura o sello del vástago.
• Tipo de bonete.
• Capacidad nominal para presión.
• Capacidad nominal para temperatura.

Las válvulas de bola son de ¼ de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira entre asientos elásticos, lo cual permite la circulación directa en la posición abierta y corta el paso cuando se gira la bola 90° y cierra el conducto (fig. 1-4).

Recomendada para:

• Para servicio de conducción y corte, sin estrangulación.
• Cuando se requiere apertura rápida.
• Para temperaturas moderadas.
• Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación.

Aplicaciones

• Servicio General.
• Pastas semilíquidas.
• Altas temperaturas

Variaciones

• Entrada por la parte superior
• Cuerpo o entrada de extremo divididos (partidos)
• Tres vías
• Venturi
• Orificio de tamaño total
• Orificio de tamaño reducido.

Ventajas

• Bajo costo.
• Alta capacidad.
• Corte bidireccional.
• Circulación en línea recta.
• Pocas fugas.
• Se limpia por si sola.
• Poco mantenimiento.
• No requiere lubricación.
• Tamaño compacto.
• Cierre hermético con baja torsión (par).

Desventajas

• Características deficientes para estrangulación.
• Alta torsión para accionarla.
• Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras.
• Propensa a la cavitación.

Materiales

• Cuerpo: hierro fundido, hierro dúctil, bronce, latón, aluminio, aceros al carbono, aceros inoxidables, titanio, tántalo, circonio; plásticos de polipropileno y PVC.
• Asiento: TFE, TFE con llenador, Nylon, Buna-N, neopreno.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento

Dejar suficiente espacio para accionar una manija larga.

Especificaciones para el pedido

• Temperatura de operación.
• Tipo de orificio en la bola.
• Material para el asiento.
• Material para el cuerpo.
• Presión de funcionamiento.
• Orificio completo o reducido.
• Entrada superior o entrada lateral.

La válvula de mariposa es de ¼ de vuelta y controla la circulación por medio de un disco circular, con el eje de su orificio en ángulos rectos con el sentido de la circulación.

(fig. 1-5).

Recomendada para:

• Servicio con apertura total o cierre total.
• Servicio con estrangulación.
• Para accionamiento frecuente.
• Cuando se requiere corte positivo para gases o líquidos.
• Cuando solo se permite un mínimo de fluido atrapado en la tubería.
• Para baja ciada de presión a través de la válvula.

Aplicaciones

• Servicio general.
• Líquidos.
• Gases.
• Pastas semi-líquidas.
• Líquidos con sólidos en suspensión.

Variaciones

• Disco plano.
• Disco realzado.
• Con brida.
• Atornillado.
• Con camisa completa.
• Alto rendimiento.

Ventajas

• Ligera de peso, compacta, bajo costo.
• Requiere poco mantenimiento.
• Numero mínimo de piezas móviles.
• No tiene bolas o cavidades.
• Alta capacidad.
• Circulación en línea recta.
• Se limpia por si sola.

Desventajas

• Alta torsión (par) para accionarla.
• Capacidad limitada para caída de presión.
• Propensa a la cavitación.

Materiales

• Cuerpo: hierro, hierro dúctil, aceros al carbono, acero forjado, aceros inoxidables, aleación 20, bronce, Monel.
• Disco: todos los metales; revestimientos de elastómeros como TFE, Kynar, Buna-N, neopreno, Hypalon.
• Asiento: Buna-N, viton, neopreno, caucho, butilo, poliuretano, Hypalon, Hycar, TFE.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento

• Se puede accionar con palanca, volante o rueda para cadena.
• Dejar suficiente espacio para el movimiento de la manija, si se acciona con palanca.
• Las válvulas deben estar en posición cerrada durante el manejo y la instalación.

Especificaciones para el pedido

• Tipo de cuerpo.
• Tipo de asiento.
• Material del cuerpo.
• Material del disco.
• Material del asiento.
• Tipo de accionamiento.
• Presión de funcionamiento.
• Temperatura de funcionamiento.

Las válvulas de diafragma son de vueltas múltiples y efectúan el cierre por medio de un diafragma flexible sujeto a un compresor. Cuando el vástago de la válvula hace descender el compresor, el diafragma produce el sello y corta la circulación (fig. 1-6).

Recomendada para:

• Servicio con apertura total o cierre total.
• Para servicio de estrangulación.
• Para servicio con bajas presiones de operación.

Aplicaciones

• Fluidos corrosivos.
• Materiales pegajosos o viscosos.
• Pastas semilíquidas fibrosas
• Lodos.
• Alimentos.
• Productos farmacéuticos.

Variaciones

• Tipo con vertedero.
• Tipo en línea recta.

Ventajas

• Bajo costo.
• No tienen empaquetaduras.
• No hay posibilidad de fugas por el vástago.
• Inmune a los problemas de obstrucción, corrosión o formación de gomas en los productos que circulan.

Desventajas

• Diafragma susceptible de desgaste.
• Elevada torsión al cerrar con la tubería llena.

Materiales

• Metálicos.
• Plásticos macizos.
• Con camisa.
• En gran variedad de cada uno.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento

Lubricar a intervalos periódicos.

No utilizar barras, llaves ni herramientas para cerrarla.

Especificaciones para el pedido

• Material del cuerpo.
• Material del diafragma.
• Conexiones de extremo.
• Tipo del vástago.
• Tipo del bonete.
• Tipo de accionamiento.
• Presión de funcionamiento.
• Temperatura de funcionamiento.

La válvula de apriete es de vueltas múltiples y efectúa el cierre por medio de uno o mas elementos flexibles, como diafragmas o tubos de caucho que se pueden apretar u oprimir entre si para cortar la circulación (fig. 1-7).

Recomendada para:

• Servicio de apertura y cierre.
• Servicio de estrangulación.
• Para temperaturas moderadas.
• Cuando hay baja caída de presión a través de la válvula.
• Para servicios que requieren poco mantenimiento.

Aplicaciones

• Pastas semilíquidas
• Lodos y pastas de minas
• Líquidos con grandes cantidades de sólidos en suspensión
• Sistemas para conducción neumática de sólidos
• Servicio de alimentos.

Variaciones

• Camisa o cuerpo descubierto.
• Camisa o cuerpo metálicos alojados.

Ventajas

• Bajo costo.
• Poco mantenimiento.
• No hay obstrucciones o bolsas internas que la obstruyan.
• Diseño sencillo.
• No corrosiva y resistente a la abrasión.

Desventajas

• Aplicación limitada para vacío.
• Difícil de determinar el tamaño.

Materiales

Caucho, caucho blanco, Hypalon, poliuretano, neopreno, neopreno blanco, Buna-N, Buna-S, Viton A, butilo, caucho de siliconas, TFE.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento

Los tamaños grandes pueden requerir soportes encima o debajo de la tubería, si los soportes para el tubo son inadecuados.

Especificaciones para el pedido

• Presión de funcionamiento.
• Temperatura de funcionamiento.
• Materiales de la camisa.
• Camisa descubierta o alojada.

Hay dos categorías de válvulas y son para uso específico, más bien que para servicio general:

• válvulas de retención (check)
• válvulas de desahogo (alivio).

Al contrario de los otros tipos descritos, son válvulas de accionamiento automático, funcionan sin controles externos y dependen para su funcionamiento de sentido de circulación o de las presiones en el sistema de tubería.

Como ambos tipos se utilizan en combinación con válvulas de control de circulación, la selección de la válvula, con frecuencia, se hace sobre la base de las condiciones para seleccionar la válvula de control de circulación.

La válvula de retención o válvula antirretorno está destinada a impedir una inversión de la circulación. La circulación del líquido en el sentido deseado abre la válvula; al invertirse la circulación, se cierra.

Hay tres tipos básicos de válvulas de retención:

1. válvulas de retención de clapeta
2. de elevación
3. de mariposa.

Estas válvulas tiene un disco embisagrado o de charnela que se abre por completo con la presión en la tubería y se cierra cuando se interrumpe la presión y empieza la circulación inversa.

Hay dos diseños: uno en «Y» que tiene una abertura de acceso en el cuerpo para el esmerilado fácil del disco sin desmontar la válvula de la tubería y un tipo de circulación en línea recta que tiene anillos de asiento reemplazables.

Recomendada para:

• Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación.
• Cuando hay cambios poco frecuentes del sentido de circulación en la tubería.
• Para servicio en tuberías que tienen válvulas de compuerta.
• Para tuberías verticales que tienen circulación ascendente.

Aplicaciones

• Para servicio con líquidos a baja velocidad.

Variaciones

• Válvulas de retención con disco inclinable.

Ventajas

• Puede estar por completo a la vista.
• La turbulencia y las presiones dentro de la válvula son muy bajas.
• El disco en «Y» se puede esmerilar sin desmontar la válvula de la tubería.

Materiales

• Cuerpo: bronce, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero fundido, acero inoxidable, acero al carbono.
• Componentes: diversos.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento

• En las tuberías verticales, la presión siempre debe estar debajo del asiento.
• Si una válvula no corta el paso, examinar la superficie del asiento.
• Si el asiento esta dañada o escoriado, se debe esmerilar o reemplazar.
• Antes de volver a armar, limpiar con cuidado todas las piezas internas.

Una válvula de retención de elevación es similar a la válvula de globo, excepto que el disco se eleva con la presión normal e la tubería y se cierra por gravedad y la circulación inversa (fig 1-8).

Recomendada para:

• Cuando hay cambios frecuentes de circulación en la tubería.
• Para uso con válvulas de globo y angulares.
• Para uso cuando la caída de presión a través de la válvula no es problema.

Aplicaciones

• Tuberías para vapor de agua
• Aire
• Gas
• Agua
• Vapores con altas velocidades de circulación

Variaciones

• Tres tipos de cuerpos: horizontal, angular, vertical.
• Tipos con bola (esfera), pistón, bajo carga de resorte, retención para vapor.

Ventajas

• Recorrido mínimo del disco a la posición de apertura total.
• Acción rápida.

Materiales

• Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, PVC, Penton, grafito impenetrable, camisa de TFE.
• Componentes: diversos.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento

• En las tuberías verticales, la presión siempre debe estar debajo del asiento.
• Si una válvula no corta el paso, examinar la superficie del asiento.
• Si el asiento esta dañada o escoriado, se debe esmerilar o reemplazar.
• Antes de volver a armar, limpiar con cuidado todas las piezas internas.

Una válvula de retención de mariposa tiene un disco dividido embisagrado en un eje en el centro del disco, de modo que un sello flexible sujeto al disco este a 45° con el cuerpo de la válvula, cuando esta se encuentra cerrada. Luego, el disco solo se mueve una distancia corta desde el cuerpo hacia el centro de la válvula para abrir por completo.

Recomendada para:

• Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación en la tubería.
• Cuando hay cambios frecuentes en el sentido de la circulación.
• Para uso con las válvulas de mariposa, macho, bola, diafragma o de apriete.

Aplicaciones

• Servicio para líquidos o gases.

Variaciones

• Con camisa completa.
• Con asiento blando.

Ventajas

• El diseño del cuerpo se presta para la instalación de diversos tipos de camisas de asiento.
• Menos costosa cuando se necesita resistencia a la corrosión.
• Funcionamiento rápido.
• La sencillez del diseño permite construirlas con diámetros grandes.
• Se puede instalar virtualmente en cualquier posición.

Materiales

• Cuerpo: acero, acero inoxidable, titanio, aluminio, PVC, CPCB, polietileno, polipropileno, hierro fundido, Monel, bronce.
• Sello flexible: Buna-N, Viton, caucho de butilo, TFE, neopreno, Hypalon, uretano, Nordel, Tygon, caucho de siliconas.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento

• En las válvulas con camisa, esta se debe proteger contra daños durante el manejo.
• Comprobar que la válvula queda instalada de modo que la abra la circulación normal.

Una válvula de desahogo es de acción automática para tener regulación automática de la presión. El uso principal de esta válvula es para servicio no compresible y se abre con lentitud conforme aumenta la presión, para regularla.
(fig. 1-9).

*Nota=La válvula de seguridad es similar a la válvula de desahogo y se abre con rapidez con un «salto» para descargar la presión excesiva ocasionada por gases o líquidos compresible. El tamaño de las válvulas de desahogo es muy importante y se determina mediante formulas especificas.

Recomendada para:

• Sistemas en donde se necesita una gama predeterminada de presiones.
  

Aplicaciones

• Agua caliente
• Vapor de agua
• Gases
• Vapores.

Variaciones

• Seguridad, desahogo de seguridad.
• Construcción con diafragma para válvulas utilizadas en servicio corrosivo.

Ventajas

• Bajo costo.
• No se requiere potencia auxiliar para la operación.

Materiales

• Cuerpo: hierro fundido, acero al carbono, vidrio y TFE, bronce, latón, camisa de TFE, acero inoxidable, Hastelloy, Monel.
• Componentes: diversos.

Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento

• Se debe instalar de acuerdo con las disposiciones del Código ASME para recipientes de presión sin fuego.
• Se debe instalar en lugares de fácil acceso para inspección y mantenimiento.