UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA – SEDE QUITO

FACULTAD DE INGENIERÍA

MECÁNICA – 07

TIPOS DE VÁLVULAS

Tutalchá Jorge

Quito, 14 de julio del 2013

OBJETIVOS

Objetivo general

Conocer las distintos tipos de válvulas comerciales

Objetivos específicos

Enunciar loa materiales que constituyen a los distintos tipos de válvulas

Conocer la aplicaciones más adecuadas de cada tipo de válvula

MARCO TEORICO

Válvulas

Según el diccionario de la Real Academia, una válvula es un Mecanismo que regula el flujo de

la comunicación entre dos partes de una máquina o sistema. Sin embargo las tres acepciones

siguientes se refieren a mecanismo que dejan pasar un fluido en un sentido y lo impiden en el

contrario (incluido el llamado fluido eléctrico). En la industria, a menudo se refiere la palabra a

estas últimas acepciones, pero en el lenguaje, ha tomado en muchas ocasiones el sentido de la

primera acepción. De este modo, podría definirse una válvula como un dispositivo mecánico

con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases

mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o

conductos.

La válvula es uno de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su

diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular,

modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más

corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde unos milímetros hasta los 90 m o más de

diámetro (aunque en tamaños grandes suelen llamarse compuertas). Pueden trabajar con

presiones que van desde el vacío hasta más de 140 MPa y temperaturas desde las criogénicas

hasta 1100 K. En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o

escurrimientos no tienen importancia.

La palabra flujo expresa el movimiento de un fluido. Para la cantidad total de fluido que pasa

por una sección determinada de un conducto por unidad de tiempo, en castellano se emplea la

palabra caudal

Válvulas de globo

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.

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, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas semilíquidas.

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.

Variaciones

Normal (estándar), en "Y", en ángulo, de tres vías.

Materiales

Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, plásticos.

Componentes: diversos.

Válvulas de bola

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.

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, altas temperaturas, pastas semilíquidas.

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.

Variaciones

Entrada por la parte superior, cuerpo o entrada de extremo divididos (partidos), tres vías,

Venturi, orificio de tamaño total, orificio de tamaño reducido.

Materiales

Cuerpo: hierro fundido, hierro dúctil, bronce, latón, aluminio, aceros al carbono, aceros

inoxidables, titanio, tántalo, zirconio; plásticos de polipropileno y PVC.

Asiento: TFE, TFE con llenador, Nylon, Buna-N, neopreno.

Válvulas de mariposa

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.

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 semilíquidas, líquidos con sólidos en suspensión.

Ventajas

Ligera de peso, compacta, bajo costo.

Requiere poco mantenimiento.

Número 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.

Variaciones

Disco plano, disco realzado, con brida, atornillado, con camisa completa, alto rendimiento.

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.

Válvulas de diafragma

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 sellamiento y corta la circulación.

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.

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.

Variaciones

Tipo con vertedero y tipo en línea recta.

Materiales

Metálicos, plásticos macizos, con camisa, en gran variedad de cada uno.

Válvulas de apriete

La válvula de apriete es de vueltas múltiples y efectúa el cierre por medio de uno o más

elementos flexibles, como diafragmas o tubos de caucho que se pueden apretar u oprimir

entre sí para cortar la circulación.

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.

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 vació.

Difícil de determinar el tamaño.

Variaciones

Camisa o cuerpo descubierto; camisa o cuerpo metálicos alojados.

Materiales

Caucho, caucho blanco, Hypalon, poliuretano, neopreno, neopreno blanco, Buna-N, Buna-S,

Viton A, butilo, caucho de siliconas, TFE.

Válvulas de retención (check).

La válvula de retención 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 columpio, 2) de elevación y

3) de mariposa.

Válvulas de retención del columpio.

Esta válvula 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.

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.

Variaciones

Válvulas de retención con disco inclinable.

Materiales

Cuerpo: bronce, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero fundido, acero inoxidable, acero

al carbono.

Válvulas de retención de elevación

Una válvula de retención de elevación es similar a la válvula de globo, excepto que el disco se

eleva con la presión normal de la tubería y se cierra por gravedad y la circulación inversa.

Válvula de retención (tipo de elevación).

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 y vapores con altas velocidades de circulación.

Ventajas

Recorrido mínimo del disco a la posición de apertura total.

Acción rápida.

Variaciones

Tres tipos de cuerpos: horizontal, angular, vertical.

Tipos con bola (esfera), pistón, bajo carga de resorte, retención para vapor.

Materiales

Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, PVC, Penton,

grafito impenetrable, camisa de TFE.

Válvula de retención de mariposa

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.

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.

Variaciones

Con camisa completa.

Con asiento blando.

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.

Válvulas de desahogo (alivio)

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 comprimible y se abre con lentitud

conforme aumenta la presión, para regularla.

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 comprimibles.

El tamaño de las válvulas de desahogo es muy importante y se determina mediante fórmulas

específicas.

Válvula de desahogo (alivio).

Recomendada para

Sistemas en donde se necesita una gama predeterminada de presiones.

Aplicaciones

Agua caliente, vapor de agua, gases, vapores.

Ventajas

Bajo costo.

No se requiere potencia auxiliar para la operación.

Variaciones

Construcción con diafragma para válvulas utilizadas en servicio corrosivo.

Materiales

Cuerpo: hierro fundido, acero al carbono, vidrio y TFE, bronce, latón, camisa de TFE, acero

inoxidable, Hastelloy, Monel.

Válvulas solenoides

Las válvulas de solenoide se usan cuando es necesario controlar fluidos automáticamente.

Éstas se usan cada vez más en las más variados tipos de plantas y equipos. La variedad de

diferentes diseños que están disponibles permite que una válvula se seleccione

específicamente para cada aplicación en cuestión.

Construcción

Las válvulas de solenoide son unidades de control, que cuando se energizan o desenergizan,

cortan o permiten el paso de un fluido. El actuador trabaja con un accionamiento

electromecánico. Cuando se aplica energía una armadura pivota contra la acción de un

resorte, y al desaparecer la energía vuelve a su posición original.

Operación de válvula

De acuerdo al modo de actuación, pueden distinguirse entre válvulas pilotadas internamente o

externamente. Una característica distintiva es el número de puertos de conexión o el número

de trayectorias o vías del flujo ("ways").

Válvulas de acción directa

Con una válvula de acción directa, el sello del asiento se fija al núcleo del solenoide. En

condición desenergizada, se cierra el orificio del asiento, que opera cuando la válvula se

energiza.

Válvulas de 2 vías de acción directa

Las válvulas de 2 vías son válvulas que se cierran con un puerto de entrada y otro de salida. En

condición desenergizada, el resorte del núcleo, asistido por la presión del fluido, mantiene el

asiento de la válvula cerrado. Cuando se energiza, el núcleo y asiento se abren por acción del

serpentín del solenoide. La fuerza electromagnética es mayor que la fuerza del resorte

combinada y las fuerzas de presión dinámica y estática del medio.

Materiales del cuerpo

El cuerpo de las válvulas de fluidos neutros se fabrican en latón y bronce. Para fluidos con altas

temperaturas, como acero resistente a la corrosión o vapor están disponibles aceros

resistentes a la corrosión. Adicionalmente, material de poliamidas se usa por motivos

económicos en varias válvulas de plástico.

Materiales de solenoide

Todas las partes del actuador de solenoide que entran en contacto con el fluido se hacen de

acero resistente a la corrosión, austeníticos. De esta forma, la resistencia se garantiza contra

ataques corrosivos por medios suavemente agresivos o neutros. Materiales de sellado Las

condiciones mecánicas, térmicas y químicas son los factores de aplicación para selección del

material de sellado. El material standard para fluidos neutros a temperaturas de hasta 90 ºC es

normalmente Viton. Para temperaturas más altas se emplea EPDM y PTFE. El PTFE es un

material universalmente resistente a prácticamente todos los fluidos de interés técnico.

Rango de presión y presiones nominales

Todas las cifras de presión citadas en este artículo representan mediciones de presión. Las

presiones nominales se miden en PSI. Las válvulas funcionan con fiabilidad dentro del rango de

presión dadas. Nuestras cifras se aplican en un rango de 15 % de voltaje inferior al 10 % de

sobre voltaje.

VALVULA MACHO TAPON LUBRICADO (MTL)

Es una válvula que consiste en un macho de forma cilíndrica o troncocónica con un orificio

transversal igual al diámetro interior de la tubería. El macho ajusta el cuerpo de la válvula y

tiene un movimiento de giro de 90*. Como lubricante para evitar la fuga de fluidos como gas

se utiliza grafito. Cuando la presión es muy grande el lubricante es grasa grafitada, la cual fluye

por pequeños conductos del cono hacia la superficie. A esta válvula es necesario que después

de un tiempo se desarme, lave, lubrique, arme y ponga nuevamente en servicio debido a que

la grasa tiene deterioro con el tiempo. Se utiliza generalmente en el control manual todo-nada

de líquidos o gases y en regulación de caudal.

Características Principales de los Materiales. Las bridas serán fundidas integralmente con el

cuerpo de la válvula y deberán ser dimensionadas y taladradas según norma internacional

ISO 2531, PN10. Los materiales de los elementos principales de la válvula de tapón serán:

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, altas temperaturas, pastas semilíquidas.

Materiales

Cuerpo y Tapa Superior Hierro fundido ASTM A 126 Clase B,

Tapón Hierro fundido dúctil ASTM A 536, recubierto en elastómero resistente a las aguas

residuales, integrado a las partes

Eje Hierro fundido dúctil ASTM A 536

Sellos Material elastómero de alta dureza, resistente a las aguas residuales

Rueda de manejo Hierro fundido ASTM A 126 Clase B

Revestimiento Exterior Epoxy de 12.5 mills mínimo, con dos manos de pintura anticorrosiva.

Tornillos

Pernos, tuercas, etc. expuestos

Asientos

Apoyos de la válvula

Acero al Carbón ASTM A 307, Grado A, Acero inoxidable 316, Resistentes a la corrosión, con

lámina soldada de 90% níquel puro Tipo Reemplazable, de acero inoxidable 31

La válvula de control

La válvula de control es básicamente un orificio variable por efecto de un actuador. Constituye

el elemento final de control en más del 90 % de las aplicaciones industriales. En la figura

siguiente se ve una válvula globo con un actuador neumático de diafragma en donde se

indican las diversas piezas que la constituyen

Esta válvula utiliza una señal externa que puede ser neumática o eléctrica y posteriormente

transformada en una de tipo neumática que incide el cabezal.

Estos elementos los podemos considerar constituidos por dos partes:

Actuador: recibe la señal de controlador y la transforma en un desplazamiento (lineal o

rotacional) merced a un cambio en la presión ejercida sobre el diafragma.

Cuerpo: el diafragma está ligado a un vástago o eje que hace que la sección de pasaje

del

fluido cambie y con ésta el caudal.

Con un diagrama en bloques se puede representar a la válvula como un sistema en serie.

Válvula de alivio de presión

Las válvulas de alivio de presión, también llamadas válvulas de seguridad o válvulas de alivio,

están diseñadas para liberar un fluido cuando la presión interna de un sistema que lo contiene

supere el límite establecido (presión de tarado). Su misión es evitar una explosión, el fallo de

un equipo o tubería por un exceso de presión. Existen también las válvulas de alivio que

liberan el fluido cuando la temperatura supera un límite establecido. Estas válvulas son

llamadas válvulas de alivio de presión y temperatura.

Usos Típicos

Entre los ejemplos más comunes y a la vista de todos están los calentadores de agua por

acumulación. Las válvulas de seguridad o de alivio instaladas en los calentadores o en la línea

del calentador están diseñadas para abrirse y liberar la presión en caso de que la presión

supere cierto límite (de ordinario, unos 8 ... 10 bar) para evitar que revienten en caso de fallo

del termostato, que podría llevar al agua a temperatura por encima de la ebullición y producir

vapor.

En la industria también sobran los ejemplos como los compresores de aireo en los sistemas de

reducción de presión para suministro de gas natural o de GLP.

Otros usos habituales de estas válvulas son el alivio de presión en un bloqueo en el sistema de

impulsión de una bomba, o para aliviar el aumento de presión debido a una expansión térmica

de un fluido confinado en un sistema cerrado.

Tipos

Mecánicos

Válvula de alivio para calentadores de agua.

El mecanismo de alivio consiste en un tapón que mantiene cerrado el escape. Un resorte

conserva este tapón en posición evitando que el fluido se escape del contenedor o tubería.

Cuando la presión interna del fluido supera la presión del resorte el tapón cede y el fluido es

expulsado a través del escape. Una vez que la presión interna disminuye el tapón regresa a su

posición original.

El umbral de presión que determina el punto de liberación del fluido se ajusta aumentando o

reduciendo la presión que el resorte ejerce sobre el tapón con un tornillo que lo atraviesa por

su centro.

Las válvulas de alivio de presión y temperatura tienen un segundo mecanismo para liberar la

presión que es activado cuando se alcanza determinada temperatura. Estás válvulas se abrirán

cuando ocurra uno de estos dos eventos: presión por arriba del umbral o temperatura por

arriba del umbral, lo que ocurra primero.

Eléctricos

Las válvulas eléctricas de alivio cuentan con los dos módulos, un presostato y una

electroválvula. El presostato se puede ajustar para que dispare la electroválvula a la presión

deseada.

Electrónicos

Los sistemas más avanzados en lugar de un presostato tienen un transductor de presión que

envía una señal a un cuarto de control. Aquí un operador de manera manual o programando

una computadora decide a que presión se abra o cierre la electroválvula.

BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula

http://www.acuacar.com/files/licitaciones/b-paraiso/etg1/40208S15109C3.pdf

http://todoproductividad.blogspot.com/2009/10/principios-basicos-de-las-valvulas-de.html

http://www.monografias.com/trabajos11/valvus/valvus.shtml