Guía completa para dimensionar válvulas de bola

Comprender el dimensionamiento de las válvulas de bola es esencial para las industrias que utilizan sistemas de control de fluidos. Hay muchos parámetros a tener en cuenta a la hora de dimensionar una válvula de bola, como el tipo de fluido, el caudal, la presión, la velocidad y las condiciones de funcionamiento. En este artículo se analiza exhaustivamente el dimensionamiento de las válvulas de bola, incluidos los factores clave que deben tenerse en cuenta, los distintos métodos y las tablas de dimensionamiento para las aplicaciones más comunes. Lea nuestro artículo sobre válvulas de bola para obtener más información sobre su diseño y funcionamiento.

Índice de contenidos

• Cómo dimensionar válvulas de bola
  • Consideraciones sobre el flujo
  • Presión:
  • Relación con el tamaño de la tubería
  • Conexiones de válvulas
  • Velocidad de los medios
• Cómo medir el tamaño de una válvula de bola
• Tabla de tamaños de válvulas de bola
• Preguntas frecuentes

Cómo dimensionar válvulas de bola

A la hora de dimensionar válvulas de bola para distintas aplicaciones, hay que tener en cuenta aspectos esenciales, como los parámetros de presión, la relación entre el tamaño de la válvula y el de la tubería, las conexiones de las válvulas, la velocidad del medio y los problemas de cavitación.

Consideraciones sobre el flujo

Al dimensionar válvulas de bola para distintas aplicaciones, es esencial tener en cuenta los caudales, a menudo representados por los valores Cv y Kv. Estos valores indican la capacidad de flujo de la válvula, describiendo esencialmente cuánto fluido puede pasar a través de la válvula bajo una presión dada. Un valor Cv o Kv más alto significa que la válvula puede pasar más fluido con menos resistencia, ofreciendo así un mejor control del caudal. He aquí algunas consideraciones sobre el flujo que conviene recordar:

• Caudal máximo cuando está abierto en torno al 90%: Esto garantiza que la válvula no funcione al límite, lo que puede ayudar a evitar el desgaste y prolongar su vida útil.
• Caudal mínimo cuando está abierto un 10%: Esto proporciona control y permite caudales bajos mientras la válvula está apenas abierta, lo que podría causar inestabilidad o un control impreciso.
• Flujo normal cuando está abierto en un 60-70%: Esto proporciona un equilibrio entre el control y la vida útil, ya que el funcionamiento de la válvula en este rango permite cierto ajuste en cualquier dirección sin forzar la válvula hasta sus límites.

Presión:

• Diseñe la válvula para utilizar el 10-15% de la caída de presión total o 0,7 bar (10 psi), lo que sea mayor. Esto permite a la válvula manejar los cambios de presión en el sistema sin riesgo de daños o fallos.
• Dimensione las válvulas de control para que absorban aproximadamente 1/3 de la caída de presión total del sistema al caudal máximo. Esta distribución de la caída de presión permite a la válvula de control regular eficazmente el caudal, garantizando al mismo tiempo que el sistema funcione de forma eficiente y segura.
• Ajuste la caída de presión de control al 50-60% de la pérdida de presión por fricción de los sistemas de tuberías. La caída de presión se refiere a la reducción de presión cuando el fluido pasa a través de la válvula. Ajustándola al 50-60% de la pérdida de presión por fricción de los sistemas de tuberías, la válvula puede gestionar eficazmente el caudal sin provocar una disminución excesiva de la presión que podría mermar la eficacia del sistema.

Relación con el tamaño de la tubería

• El tamaño de las válvulas de control no debe ser inferior a la mitad del tamaño de la tubería. Esto garantiza que la válvula pueda adaptarse al caudal requerido sin provocar una caída de presión sustancial o un flujo a alta velocidad, lo que podría dar lugar a problemas como la cavitación o el ruido.
• Las válvulas de cierre deben ser del mismo tamaño que la tubería (también conocido como tamaño de línea). Esto garantiza una interrupción mínima del flujo cuando la válvula está completamente abierta.
• Nunca utilice una válvula de bola más grande que la tubería en la que se va a instalar. Una válvula más grande podría no encajar correctamente, alterar la dinámica del flujo y provocar una caída de presión excesiva u otros problemas de funcionamiento.

Conexiones de válvulas

Las conexiones embridadas son habituales y suelen utilizarse según las especificaciones de la línea. Sin embargo, para las válvulas de bola con un diámetro de 1½ pulgadas o menos, se recomienda una clasificación mínima de 300 ANSI (American National Standards Institute), ya que estas válvulas se utilizan en aplicaciones de alta presión, como la producción de petróleo y gas, el procesamiento químico y la generación de energía. La clasificación ANSI 300 indica que la válvula puede soportar una presión máxima de 49,6 bar (720 psi) a temperatura ambiente.

Velocidad de los medios

Se recomienda una velocidad de línea de unos 3 m/s (10 pies/s) para líquidos limpios y no abrasivos. Sin embargo, es crucial mantener la velocidad lo más baja posible en el caso de fluidos abrasivos para minimizar el desgaste de la válvula. La velocidad debe ser lo suficientemente alta como para evitar que las partículas abrasivas se depositen en el fluido. Lea nuestro artículo sobre válvulas para fluidos de alta viscosidad para obtener más detalles.

Se recomienda tener un tramo recto de tubería después de la válvula para evitar la cavitación. La cavitación se refiere a la formación y colapso de burbujas de vapor en un fluido, lo que puede dañar la válvula. Esto permite que el fluido fluya sin problemas, reduciendo la probabilidad de interrupciones. Un empalme en "T" o un codo inmediatamente después de la válvula pueden interrumpir el flujo y provocar cavitación.

Cómo medir el tamaño de una válvula de bola

Utilice nuestra calculadora de Kv o Cv para calcular el caudal necesario para un medio y una caída de presión determinados. Al elegir las válvulas, seleccione el valor de Cv (o Kv) más próximo al resultado calculado, redondeando normalmente al número más próximo, a menos que se supere la presión diferencial máxima especificada de una válvula. Una válvula sobredimensionada puede provocar golpes de ariete y un desgaste prematuro del empaque de la válvula. Por el contrario, una válvula subdimensionada puede no proporcionar suficiente caudal de medio y superar la presión diferencial disponible entre los puertos.

La tabla 1 muestra los valores Cv y Kv frente a los tamaños estándar de válvulas de bola para válvulas de bola roscadas de tres vías y puerto reducido. Si el valor de Cv calculado es 15, elija una válvula de bola con tamaño de ½ pulgada, ya que es la que más se aproxima al valor nominal de Cv (15,2) para el tamaño. Si el valor Cv calculado es 110, elija un tamaño de válvula de bola de 2 pulgadas, y así sucesivamente.

Tabla de tamaños de válvulas de bola

Los valores Cv y Kv de diferentes tipos de válvulas de bola se indican en las tablas 1-5.

Tabla de Cv y Kv de las válvulas de bola de paso total

Tabla 1: Tabla de tamaños de válvulas de bola de paso total en mm (tabla Cv)

Tamaño BSP (en pulgadas)	Diámetro Nominal (mm)	Cv totalmente abierto	Kv, cuando está completamente abierto
1/4	8	18	15.35
3/8	10	20	17.06
1/2	15	23	19.6
3/4	20	55	46.9
1	25	95	81.03
1 1/4	32	155	132.2
1 1/2	40	260	221.8
2	50	440	375.3
2 1/2	65	710	605.6
3	80	1050	895.6
4	100	2040	1740.1

Válvula de bola de 3 vías, paso total, con bridas Tabla de Cv y Kv

Tabla 2: Válvula de bola de 3 vías y paso total Gráfico Cv

Tamaño (en pulgadas)	Tamaño (en mm)	Cv	Kv (m3/h)
1/2	12.7	15.2	13
3/4	19	23.3	20
1	25.4	45.5	39
1 1/4	31.75	58.4	50
1 1/2	38.1	112	96
2	50.8	224.1	192
2 1/2	63.5	308.1	264
3	76.2	409.6	351
4	101.6	762.1	653

Válvula de bola roscada de 3 vías y paso reducido Tabla de Cv y Kv

Tabla 3: Válvula de bola roscada de 3 vías y paso reducido Tabla de Cv y Kv

Tamaño (en pulgadas)	Tamaño (mm)	Cv (galones/min)	Kv (m3/h)
1/4	6.35	12.8	11
3/8	9.525	12.8	11
1/2	12.7	15.2	13
3/4	19.05	17.5	15
1	25.4	36.2	31
1 1/4	31.75	45.5	39
1 1/2	38.1	72.4	62
2	50.8	120.2	103
2 1/2	63.5	239.2	205
3	76.2	270.7	232
4	101.6	480.8	412

Válvula de bola V-port Cv chart

Una válvula de bola de puerto en V tiene en su interior una bola contorneada en forma de V que controla con precisión los caudales en aplicaciones industriales.

Tabla 4: Válvula de bola V-port Cv dimension chart

Tamaño de la válvula (pulgadas)	Tamaño de la válvula (mm)	Ángulo de la bola	15%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	100%
1/2	12.7	30°	0.1	0.1	0.2	0.3	0.5	0.8	1.1	1.6	2.2	2.6
		60°	0.1	0.1	0.3	0.5	0.9	1.4	2	3.3	4.4	6
3/4	19.05	30°	0.1	0.2	0.5	0.7	1.1	1.8	2.4	3.3	4.5	5.4
		60°	0.1	0.2	0.7	1	1.7	2.8	4	6.5	9	12
1	25.4	30°	0.1	0.3	0.8	1.3	2.3	3.5	5.1	9.8	8.5	10
		60°	0.2	0.4	1.1	1.8	3.4	5.3	7.9	12.3	15.3	21
1 1/4	31.75	30°	0.2	0.4	1.1	2	3.7	5.5	8	10	13	15
		60°	0.2	0.6	1.8	3	5.5	9.5	12.8	19	26	39
1 1/2	38.1	30°	0.3	0.6	1.6	3	5	7.5	11	14	17	20
		60°	0.4	0.8	2.5	4	8	13	19	27	40	52
2	50.8	30°	0.4	1.2	3.8	6	10	15	23	31	43	60
		60°	0.4	1.	4.6	9	16.5	27	39	55	83	110
2 1/2	63.5	30°	0.4	1	4	8	12	18	28	37	62	75
		60°	0.4	1.5	5	10	21	34	53	75	103	150
3	76.2	30°	0.5	1.2	4	8	14	23	33	46	65	82
		60°	0.5	2.5	6	4	25	40	65	91	128	165
4	101.6	30°	0.6	2	6	15	29	48	71	100	130	159
		60°	0.7	3	11	25	40	59	90	141	212	356
6	152.4	30°	0.9	3.2	14	33	60	103	155	220	280	350
		60°	2	5	22	60	110	190	285	416	586	800

Válvula de bola V port Kv chart

Tabla 5: Válvula de bola con orificio en V Tabla de dimensiones Kv

Tamaño de la válvula (pulgadas)	Tamaño de la válvula (mm)	Ángulo de la bola	15%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	100%
1/2	12.7	30°	0.08	0.08	0.17	0.25	0.42	0.68	0.93	1.36	1.87	2.2
		60°	0.08	0.08	0.25	0.43	0.77	1.19	1.706	2.8	3.7	5.12
3/4	19.05	30°	0.08	0.17	0.42	0.6	0.93	1.5	2.04	2.8	3.8	4.6
		60°	0.08	0.17	0.59	0.85	1.45	2.4	3.412	5.5	7.7	10.23
1	25.4	30°	0.08	0.25	0.68	1.1	1.96	2.98	4.3	8.3	7.25	8.53
		60°	0.17	0.34	0.93	1.5	2.9	4.5	6.73	10.5	13.05	17.91
1 1/4	31.75	30°	0.1	0.34	0.94	1.7	3.16	4.7	6.82	8.53	11.1	2.8
		60°	0.17	0.51	1.53	2.6	4.7	8.1	10.9	16.2	22.1	33.3
1 1/2	38.1	30°	0.25	0.51	1.36	2.5	4.2	6.4	9.4	11.9	14.5	17.06
		60°	0.34	0.68	2.13	3.4	6.8	11.1	16.2	23.03	34.12	44.3
2	50.8	30°	0.34	1.02	3.24	5.1	8.5	12.8	19.6	26.4	36.7	51.2
		60°	0.3	0.8	3.9	7.7	14.07	23.03	33.2	46.9	70.7	93.8
2 1/2	63.5	30°	0.3	0.8	3.4	6.8	10.2	15.3	23.9	31.5	52.9	63.9
		60°	0.3	1.3	4.3	8.5	17.9	29	45.2	64	87.8	127.9
3	76.2	30°	0.4	1	3.4	6.8	11.9	19.6	28.1	39.2	55.4	69.9
		60°	0.4	2.1	5.1	3.4	21.3	34.1	55.4	77.6	109.2	140.7
4	101.6	30°	0.5	1.7	5.1	12.8	24.7	40.9	60.5	85.3	110.9	135.6
		60°	0.6	2.55	9.4	21.3	34.1	50.3	76.8	120.3	180.8	303.6
6	152.4	30°	0.7	2.73	11.9	28.1	51.2	87.8	132.2	187.7	238.8	298.5
		60°	1.7	4.3	18.7	51.2	93.8	162	243.1	354.8	499.8	682.4

Preguntas frecuentes

¿Qué es el dimensionado de válvulas?

El dimensionado de las válvulas consiste en seleccionar las dimensiones y características adecuadas para garantizar que puedan controlar eficazmente el flujo de fluidos dentro de un sistema de tuberías en función de los requisitos específicos de la aplicación.

¿Cómo se dimensiona una válvula de bola?

Dimensionar una válvula de bola implica tener en cuenta factores como los caudales, la caída de presión, el tamaño de la tubería y los requisitos específicos de la aplicación para seleccionar el tamaño y la configuración adecuados de la válvula que puedan controlar eficazmente el flujo de fluido dentro de un sistema.

¿Cuál es el Cv de una válvula de bola?

El Cv (coeficiente de caudal) de una válvula de bola representa su capacidad para controlar el flujo de fluido a través de ella y normalmente lo proporciona el fabricante de la válvula como un valor numérico, siendo los valores de Cv más altos los que indican una mayor capacidad de flujo.

¿Cómo calcular el Cv de las válvulas?

El Cv (coeficiente de caudal) de las válvulas se calcula mediante: Cv = Q / sqrt(deltaP). Q es el caudal en GPM, deltaP es la caída de presión en psi.

¿Cómo medir el tamaño de la válvula?

Para medir el tamaño de la válvula, determine el tamaño nominal de la tubería (NPS) o el diámetro de la conexión de entrada/salida de la válvula utilizando una cinta métrica o un calibre. Los tamaños NPS comunes incluyen 1/2", 3/4" y 1".