Guía de selección para válvulas de bola

Una válvula de bola es una válvula de cierre que utiliza una bola giratoria con un diámetro para controlar el flujo de líquido o gas. La bola giratoria se rota un cuarto de vuelta (90°) alrededor de su eje para permitir o bloquear el flujo a través de la válvula. Las válvulas de bola son preferidas por su mayor vida útil y propiedad de sellado confiable. La amplia gama de tipos de operación, tipos de conexión, funciones de circuito, materiales de carcasa y otros criterios hacen que el proceso de selección de válvulas sea complejo. Este artículo guía a través de este proceso para facilitarlo a nuestros lectores.

Tabla de contenidos

• Tipos de operación
• Tipos de conexión y tamaños
• Sello
• Material de la carcasa
• Presión
• Temperatura
• Aprobaciones y estándares
• Coeficiente de flujo (Kv)
• Funciones de circuito
• Ejemplo de aplicación
• Preguntas frecuentes

Tipos de operación

Las válvulas de bola pueden operarse manualmente (Figura 2 izquierda), eléctricamente (Figura 2 centro) o neumáticamente (Figura 2 derecha), cada una con sus ventajas y desventajas.

La operación automática implica elegir entre válvulas de bola eléctricas y neumáticas. Esta decisión típicamente depende de la disponibilidad de electricidad o aire comprimido en el sitio de instalación y los requisitos de torque, ya que las válvulas de bola neumáticas ofrecen mayor torque y por lo tanto son adecuadas para válvulas más grandes. Aunque las válvulas de bola eléctricas tienen un costo inicial más alto, tienden a tener costos operativos más bajos que las válvulas de bola neumáticas.

Las válvulas de bola manuales son ideales para situaciones con bajo presupuesto, ausencia de electricidad o aire comprimido, o cuando no se requiere automatización. Sin embargo, no se recomiendan si la válvula necesita operación frecuente o si el sistema requiere automatización.

Lea nuestro artículo sobre válvula de bola eléctrica vs neumática para un análisis más detallado.

Tipos de conexión y tamaños

Hay diferentes tamaños y tipos de conexiones de válvulas de bola para conectarlas a un sistema. Las más comunes son:

• Válvula de bola estándar/roscada: Las conexiones roscadas (Figura 3 arriba a la izquierda) son el tipo de conexión más común utilizado en varias aplicaciones de temperatura y presión.
• Válvula de bola con brida: Las conexiones con brida (Figura 3 abajo a la izquierda) unen el puerto al sistema de tuberías. Estas válvulas se utilizan a menudo en tuberías de mayor tamaño. Elegir una válvula de bola con brida requiere considerar las clasificaciones de presión y la clase de compresión de la brida, que indica la presión más alta que puede soportar.
• Válvula de bola de doble unión: Las conexiones de doble unión (Figura 3 arriba en el centro) tienen una conexión de manguito para cementar en cada puerto. La parte central de la válvula se puede desmontar y retirar fácilmente mientras la válvula está instalada. Esto es adecuado para reparación y mantenimiento rápidos en el sistema de flujo.
• Válvula de bola de anillo de compresión: Las conexiones de anillo de compresión (Figura 3 arriba a la derecha) se conectan al sistema de tuberías comprimiendo un anillo sobre la tubería, creando un sello hermético. Este tipo se utiliza a menudo para tuberías de menor diámetro y es adecuado para sistemas que requieren desmontaje y reensamblaje.
• Válvula de bola de anillo cortante: Las conexiones de anillo cortante implican un anillo metálico que corta la tubería cuando se aprieta, creando un sello seguro y a prueba de fugas. Esta conexión se utiliza comúnmente en sistemas hidráulicos porque es confiable en condiciones de alta presión.
• Válvula de bola con conector de manguera: Las conexiones de conector de manguera (Figura 3 abajo a la derecha) están diseñadas para acoplamientos de manguera flexible, con un extremo dentado (pilar) que permite deslizar una manguera y asegurarla con una abrazadera. Típicamente se usa en aplicaciones de baja presión y sistemas donde se requiere flexibilidad.
• Válvula de bola con manguito para cementar: Las conexiones de manguito para cementar implican el uso de un adhesivo para unir la válvula al sistema de tuberías. Este tipo se utiliza a menudo con tuberías de plástico y es adecuado para sistemas con una conexión permanente y a prueba de fugas.
• Válvula de bola con manguito soldado: Las conexiones de manguito soldado implican soldar la válvula directamente a la tubería, creando una conexión permanente y robusta. Adecuada para aplicaciones de alta presión y alta temperatura, se utiliza a menudo en entornos industriales donde la durabilidad y la resistencia son críticas.

Para obtener más información sobre los tipos de conexión de válvulas de bola, lea nuestro artículo técnico sobre tipos de conexión de válvulas de bola.

Sello

Los materiales de sellado son cruciales para garantizar conexiones a prueba de fugas y mantener la integridad del sistema en diversas aplicaciones. Se seleccionan en función de su compatibilidad con los medios, la temperatura y las condiciones de presión. Mientras que algunos materiales de sellado ofrecen una excelente resistencia química, otros son más adecuados para entornos de alta temperatura o alta presión.

• PTFE (Politetrafluoroetileno): Conocido por su excepcional resistencia química, el PTFE es ideal para su uso en entornos químicos agresivos. Puede soportar altas temperaturas y se utiliza a menudo en aplicaciones que requieren alta pureza.
• PA (Poliamida): Los sellos de PA ofrecen buena resistencia mecánica y al desgaste. Son adecuados para aplicaciones de temperatura moderada y proporcionan una solución rentable para muchos usos industriales.
• EPDM (Monómero de Etileno Propileno Dieno): El EPDM es excelente para aplicaciones de agua y vapor debido a su superior resistencia a la intemperie, al ozono y a la exposición UV. Sin embargo, no es adecuado para su uso con aceites e hidrocarburos.
• FKM (Fluoroelastómero): Los sellos de FKM proporcionan una resistencia sobresaliente a altas temperaturas y una amplia gama de productos químicos, incluidos aceites y combustibles, lo que los hace ideales para aplicaciones exigentes.
• POM (Polioximetileno): También conocido como acetal, el POM ofrece buenas propiedades mecánicas y es resistente a varios productos químicos. Es adecuado para aplicaciones que requieren baja fricción y alta estabilidad dimensional.

Material de la carcasa

El material de la carcasa de la válvula debe ser compatible con el medio fluido que se utiliza para la aplicación. Los materiales comunes y sus características son:

Latón

• Adecuado para medios neutros y no corrosivos.
• El latón es versátil, duradero y resistente a altas temperaturas.
• No es adecuado para agua salada (agua de mar), agua destilada, ácidos y cloruros.

Acero inoxidable

• Muy buena resistencia química general a casi cualquier medio.
• Muy resistente a la abrasión y resistente a altas temperaturas y presiones.
• No es adecuado para ácido clorhídrico, cloruros, bromo y lejía. Por otro lado, el agua de piscina tiene una baja concentración de cloruro, por lo que el uso de acero inoxidable aquí es posible.

Plástico

Las válvulas de bola de plástico son ligeras, fáciles de instalar y ofrecen una excelente resistencia a la corrosión, lo que las hace ideales para su uso en entornos corrosivos. Son rentables para muchas aplicaciones, pero generalmente no son adecuadas para condiciones de alta presión o alta temperatura en comparación con las válvulas metálicas.

• PVC (Cloruro de Polivinilo): Ideal para sistemas de agua, el PVC resiste ácidos, bases y sales, pero no es adecuado para altas temperaturas; es asequible y ligero.
• PP (Polipropileno): El PP ofrece una excelente resistencia química y maneja temperaturas moderadas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones industriales.
• PVDF (Fluoruro de Polivinilideno): El PVDF proporciona una resistencia química superior y es adecuado para temperaturas más altas, a menudo utilizado en aplicaciones de alta pureza.
• PFA (Perfluoroalcoxi): El PFA tiene una resistencia química sobresaliente y puede manejar temperaturas muy altas, lo que lo hace ideal para entornos corrosivos.

Presión

Al seleccionar una válvula de bola, es crucial asegurarse de que pueda soportar las presiones mínimas y máximas de su sistema. Tanto los materiales de la carcasa como los del sello influyen significativamente en el rango de presión de la válvula de bola. Las carcasas de acero inoxidable generalmente ofrecen las clasificaciones de presión más altas, seguidas por el latón y los materiales plásticos como el PVC.

Sin embargo, el material del sello también juega un papel crítico. Por ejemplo, los sellos hechos de FKM (Fluoroelastómero) proporcionan una excelente resistencia a altas presiones y una amplia gama de productos químicos, haciéndolos adecuados para aplicaciones exigentes. Siempre consulte la hoja de datos de la válvula de bola para confirmar el rango de presión específico para una aplicación.

Temperatura

El rango de temperatura que una válvula de bola puede manejar está determinado tanto por los materiales de la carcasa como por los del sello. Cada combinación ofrece diferentes capacidades:

• Válvula de bola de latón: Típicamente adecuada para temperaturas que van desde -20 °C hasta 160 °C (-4 °F a 320 °F). Cuando se combina con sellos de PTFE, la válvula puede manejar temperaturas más altas debido a la excepcional resistencia térmica del PTFE.
• Válvula de bola de PVC: Generalmente opera dentro de -10 °C a 60 °C (14 °F a 140 °F). El uso de sellos de EPDM puede mejorar el rendimiento en aplicaciones de agua y vapor, aunque no son adecuados para aceites e hidrocarburos.
• Válvula de bola de acero inoxidable: Ofrece un amplio rango de temperatura desde -40 °C hasta 220 °C (-40 °F a 428 °F). Cuando se combina con sellos de FKM, la válvula puede soportar temperaturas aún más altas y una amplia gama de productos químicos.

Aprobaciones y estándares

Dependiendo de la aplicación, las válvulas de bola pueden necesitar ser fabricadas según estándares específicos o recibir aprobaciones de organismos reguladores para aplicaciones particulares, como aplicaciones de agua potable o gas.

• Agua potable: Aprobaciones WRAS, KIWA, o DVGW
• Gas: Aprobaciones DVGW o EN-331.
• ATEX: Las regulaciones ATEX son dos directivas de la UE que detallan los requisitos mínimos de seguridad para lugares de trabajo y equipos utilizados en atmósferas explosivas.

Coeficiente de flujo (valor Kv)

El coeficiente de flujo, o valor Kv, se expresa como el caudal en m³/h de agua a 20°C con una caída de presión de 1 bar. El coeficiente de flujo se puede calcular de la siguiente manera:

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Donde:

• Kv = coeficiente de flujo
• Q = caudal (m³/hr)
• dP = Presión diferencial (bar)
• SG = Gravedad específica (agua=1)

Use nuestra calculadora de dimensionamiento para encontrar el valor Kv de una aplicación y el tamaño de válvula correspondiente. Nuestras válvulas están designadas con un valor Kv para que los clientes puedan seleccionar fácilmente el tamaño correcto.

Funciones de circuito

Las válvulas de bola típicamente tienen funciones de circuito de 2 vías o 3 vías:

• 2 vías: Las válvulas de bola de 2 vías (Figura 4 izquierda) son las más comunes. Estas válvulas proporcionan un camino de flujo recto desde la entrada hasta la salida.
• 3 vías: Las válvulas de bola de 3 vías (Figura 4 derecha) tienen tres puertos y están disponibles con un diámetro en L o en T. Las designaciones L y T se refieren a la forma constructiva del diámetro interno, que determinará la dirección del flujo. Una válvula de bola de 3 vías con un puerto en T o L permite mezclar, distribuir o redirigir la dirección del flujo para diferentes aplicaciones. Esto hace que esta válvula sea adecuada para aplicaciones de calefacción o refrigeración de agua, productos químicos y aceites.

Lea nuestro artículo sobre la función de circuito de las válvulas de bola para obtener más información sobre este tema.

Ejemplo de aplicación

Las líneas de agua residenciales comúnmente tienen válvulas de bola en diferentes puntos. Los siguientes pasos describen cómo elegir una válvula de bola para este tipo de aplicación.

1. Tipo de operación: Seleccione una válvula de bola manual, ya que esta aplicación no requiere automatización y puede operarse manualmente.
2. Función de circuito: Elija una válvula de bola de 2 vías con un camino de flujo recto.
3. Material de la carcasa: La carcasa de latón es adecuada debido a su compatibilidad con el agua caliente.
4. Material del sello: Elija un sello de EPDM debido a su compatibilidad con el agua potable.
5. Tamaño del tipo de conexión: Elija una válvula de bola estándar/roscada para aplicaciones de agua potable.
6. Coeficiente de flujo (valor Kv): Calcule el valor Kv conociendo la presión de entrada 1, la presión de salida y el caudal en m³ dentro de la residencia. Sin embargo, para aplicaciones típicas como una línea de agua residencial, a menudo se puede dimensionar simplemente según el tamaño de la tubería circundante en lugar del valor Kv.
7. Presión: Una válvula de latón puede soportar una presión máxima de hasta 80 bar, suficiente para el objetivo.
8. Temperatura: Las válvulas de latón pueden operar a temperaturas de hasta 160 °C, lo cual es suficientemente alto para sistemas de agua residenciales.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una guía de selección de válvulas de bola?

Una guía de selección de válvulas de bola ayuda a elegir la válvula adecuada según el tipo de operación, tipo de conexión, materiales y especificaciones.

¿Cómo se mide el tamaño de una válvula de bola?

Mida el tamaño de la válvula de bola determinando el diámetro de la tubería o la abertura en la que se ajustará la válvula, típicamente en pulgadas o milímetros.

¿Qué factores influyen en la selección del material de la válvula de bola?

La selección del material de la válvula de bola depende del tipo de fluido, temperatura, presión y condiciones ambientales para garantizar la durabilidad y el rendimiento.

¿Cómo se elige el material del asiento de la válvula de bola?

Elija el material del asiento de la válvula de bola basándose en la compatibilidad con el fluido, temperatura, presión y resistencia al desgaste para un sellado y longevidad óptimos.