Válvula de aguja - Cómo funcionan

Una válvula de aguja se utiliza para controlar con precisión el caudal de gases o líquidos limpios. Los ajustes graduales del vástago y el émbolo permiten un control suave del flujo. Estas válvulas generalmente tienen caudales bajos y una caída de presión relativamente significativa desde la entrada hasta la salida. Los tamaños de puerto estándar para válvulas de aguja varían de 1/8” a 2” (2 a 12 mm). La aplicación más común de una válvula de aguja es controlar el flujo de gas, como el propano en un tanque. En este artículo aprenderá cómo funcionan las válvulas de aguja, sus tipos más comunes, criterios de selección y más.

Tabla de contenidos

• Cómo funcionan las válvulas de aguja
• Selección de una válvula de aguja
• Símbolo de la válvula de aguja
• Ventajas y desventajas de la válvula de aguja
• Aplicaciones de la válvula de aguja
• Preguntas frecuentes

Cómo funcionan las válvulas de aguja

Una válvula de aguja operada manualmente con una manija o volante es el tipo más común de válvula de aguja. El émbolo de una válvula de aguja tiene un extremo cónico que se mueve hacia arriba y hacia abajo para abrir o cerrar un orificio. La Figura 2 muestra la vista en sección transversal de una válvula de aguja manual. La manija (Figura 2 etiquetada D) está conectada al émbolo, llamado vástago (Figura 2 etiquetada E). Cuando la manija gira, el émbolo se mueve hacia arriba o hacia abajo a través de las roscas (Figura 2 etiquetada F). La tuerca de bloqueo (Figura 2 etiquetada A) evita que el émbolo se desenrosque completamente. A medida que el émbolo se mueve hacia abajo, el extremo puntiagudo (cónico) (Figura 2 etiquetada G) entra en contacto con el asiento de la válvula para sellar completamente el orificio (Figura 2 etiquetada C). A menudo, el asiento de la válvula también es cónico. Esto permite un control preciso del flujo de la válvula de aguja.

Hay varias opciones y tamaños disponibles para conectar la válvula de aguja a una tubería o manguera a través de la conexión de puerto (Figura 2 etiquetada B) en la entrada y salida, como roscada, con brida o soldada. El bonete está conectado a la carcasa de la válvula (Figura 2 etiquetada H), que puede estar hecha de diferentes materiales como latón o acero inoxidable.

Para una comprensión en profundidad de los diferentes tipos de operación, lea nuestro artículo sobre tipos de válvulas de aguja.

Selección de una válvula de aguja

Al seleccionar una válvula de aguja, se deben considerar cuatro características principales y/o requisitos de aplicación: material, presión, tamaño y temperatura.

Material

Los materiales más comunes para la carcasa de la válvula son el acero inoxidable y el latón debido a su rango de resistencia química.

Acero inoxidable

El acero inoxidable es ideal para entornos que requieren alta resistencia a la corrosión, durabilidad y resistencia. Las carcasas de válvulas de aguja de acero inoxidable son perfectas para aplicaciones de alta presión, típicamente hasta 690 bar (10,000 psi) y alta temperatura, típicamente de -254 °C a 649 °C (-425 °F a 1,200 °F), especialmente cuando se usa acero inoxidable 316, conocido por su superior resistencia a la corrosión por picaduras y hendiduras en entornos con cloruros. Su naturaleza no reactiva lo hace adecuado para las industrias alimentaria, farmacéutica y química. Sin embargo, para presiones y temperaturas más bajas, o donde la resistencia a la corrosión es menos crítica, materiales como el latón o el plástico pueden ser alternativas más rentables y ligeras.

Latón

El latón se utiliza ampliamente para la carcasa de válvulas de aguja en condiciones de presión y temperatura moderadas. Las válvulas de aguja de latón son adecuadas para sistemas hidráulicos, agua potable, aplicaciones de alta temperatura y tuberías de gas, típicamente manejando presiones de hasta 207 bar (3,000 psi) y temperaturas de -198 °C a 204 °C (-325 °F a 400 °F). El latón ofrece una excelente maquinabilidad para una fabricación precisa y tolerancias estrechas y es más rentable que el acero inoxidable, lo que lo hace ideal para aplicaciones menos exigentes. Es adecuado para medios neutros y no corrosivos, comúnmente utilizado en aplicaciones de agua potable. Sin embargo, el latón no debe usarse para agua salada, agua destilada, ácidos o cloruros, y no es ideal para entornos altamente corrosivos o presiones y temperaturas muy altas. En tales casos, el acero inoxidable o aleaciones especializadas son mejores debido a su resistencia superior. El latón también es susceptible a la dezincificación, una forma de corrosión que puede debilitar el material con el tiempo, especialmente en entornos con alto contenido de cloruros.

Presión

Comprender los requisitos de aplicación para la presión en un sistema es crucial para seleccionar la válvula de aguja correcta. La clasificación de presión adecuada asegura que la válvula pueda soportar las condiciones de operación del sistema sin fallar, previniendo fugas y manteniendo la seguridad. Las válvulas de aguja robustas pueden manejar presiones de hasta 300 bar (4351 psi) a 20 °C (68 °F).

Tamaño de puerto y orificio

Las válvulas de aguja están disponibles en una amplia gama de tamaños de puerto y orificio. Los puertos de conexión pueden tener extremos macho o hembra. Los estándares de rosca comúnmente utilizados son NPT (Rosca de Tubería Nacional Americana), BSP (Tubería Estándar Británica) o métrica (estándares ISO). Las válvulas de aguja más comúnmente utilizadas varían de 2 a 12 mm (1/8" a 2"). Asegurar el tamaño de puerto y tamaño de orificio correctos garantiza un flujo eficiente y una operación del sistema con menos posibilidades de desgaste y/o fugas.

Temperatura

Las válvulas de aguja son adecuadas tanto para aplicaciones de alta como de baja temperatura, pero es esencial especificar el material de la carcasa de la válvula y el material de empaquetadura/sellado apropiadamente para asegurar que puedan soportar las condiciones requeridas. La elección del material de sellado es particularmente importante en temperaturas extremas porque asegura que la válvula mantenga su integridad y rendimiento, previniendo fugas y asegurando una operación confiable bajo condiciones térmicas variables.

• Los sellos de NBR (Caucho de Nitrilo Butadieno) son adecuados para temperaturas que van desde -40°C hasta 120°C (-40°F a 248°F) y se utilizan comúnmente en aplicaciones que involucran aceites, combustibles y otros hidrocarburos.
• Los sellos de Teflón (PTFE) pueden soportar temperaturas desde -20°C (-4°F) hasta un poco más de 200°C (392°F) y son ideales para aplicaciones que requieren resistencia química y estabilidad a altas temperaturas, como en el procesamiento químico y el manejo de fluidos a alta temperatura.

Símbolo de la válvula de aguja

La Figura 3 muestra el símbolo de una válvula de aguja. El esquema incluye el símbolo estándar de válvula de 2 vías con una flecha que indica que es una válvula de aguja.

Ventajas y desventajas de la válvula de aguja

Ventajas

• Control preciso del flujo, especialmente para aplicaciones que involucran un caudal bajo
• Cierre hermético
• Tamaño pequeño

Desventajas

• Alta pérdida de presión debido a la alta restricción del flujo de fluido.
• La aguja y el asiento pueden dañarse si el fluido tiene sólidos suspendidos.
• Examinar la manija de la válvula de aguja no revela si la válvula está abierta o cerrada.

Aplicaciones de la válvula de aguja

Uno de los usos más comunes de las válvulas de aguja es monitorear el flujo de gas (por ejemplo, propano) en un sistema. Una válvula de aguja de propano cierra el flujo con precisión y/o controla el caudal, verificando así la tasa de quemado para varias aplicaciones. Las válvulas de aguja se utilizan extensamente en las siguientes áreas:

• Las válvulas de aguja se utilizan en presas, embalses, centrales eléctricas y sistemas de distribución de agua para controlar la presión y el caudal del agua.
• Las válvulas de aguja se emplean en sistemas de control de combustión automatizados para regular el flujo de combustible.
• Estas válvulas se utilizan comúnmente para cerrar un manómetro o controlar el caudal en dispositivos de medición de flujo.
• Las válvulas de aguja controlan el flujo de aire a los cilindros para controlar la velocidad del pistón.

Lea nuestro artículo sobre aplicaciones de válvulas de aguja para una lista completa de áreas donde se utilizan las válvulas de aguja.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la función de una válvula de aguja?

Una válvula de aguja se utiliza para el control preciso del flujo de fluidos en diversas aplicaciones, incluyendo procesamiento químico, farmacéutica e instrumentación, donde son esenciales los ajustes finos y el sellado confiable.

¿En qué aplicaciones elegiría una válvula de aguja sobre una válvula de bola?

Las válvulas de bola son ideales para aplicaciones de cierre on-off pero no son adecuadas para estrangulamiento. Las válvulas de aguja son perfectas para aplicaciones que requieren un control preciso del fluido, como mantener un flujo bajo de fluido en un carburador.