Cómo funciona una válvula de asiento inclinado

Q: ¿Cómo funciona una válvula neumática de asiento inclinado?

Una válvula neumática de asiento inclinado funciona utilizando presión de aire para mover un pistón, que a su vez abre o cierra la válvula para controlar el flujo.

Figura 1: Válvulas de asiento inclinado neumáticas

La característica principal de una válvula de asiento inclinado es su diseño de asiento en ángulo, que minimiza la interrupción del flujo y la pérdida de presión. Además, este tipo de válvula es duradera y tiene una larga vida útil. Se destaca en entornos adversos y maneja altas temperaturas y viscosidades.

Tabla de contenidos

Válvulas de asiento inclinado frente a otros tipos de válvulas
Forma constructiva de la válvula de asiento inclinado
Comparación entre válvulas de asiento inclinado neumáticas, eléctricas y manuales
Aplicaciones
Criterios de selección
Preguntas frecuentes

Figura 2: Una válvula de asiento inclinado o válvula de globo tipo Y (izquierda) y una válvula de globo o válvula de globo tipo Z (derecha).

Válvula de asiento inclinado manual

Una válvula de asiento inclinado manual se controla girando su volante (Figura 3, etiquetado A). Esta es una válvula de múltiples vueltas, lo que significa que el volante debe girarse 360° o más para abrir o cerrar completamente la válvula. Una válvula de asiento inclinado manual no tiene retorno por resorte porque el volante controla todo el movimiento.

Válvula de asiento inclinado neumática

Los actuadores para válvulas de asiento inclinado neumáticas tienen un resorte (Figura 4, etiquetado A) y un pistón (Figura 4, etiquetado B). El aire entra a través del puerto de aire (Figura 4, etiquetado C) y empuja el pistón hacia arriba o hacia abajo, dependiendo de si la válvula es normalmente abierta o normalmente cerrada.

El movimiento del pistón levantará el disco del asiento de la válvula o empujará el disco hacia el asiento de la válvula. Cuando se corta la presión de aire, el resorte devuelve el pistón y el disco a sus posiciones predeterminadas.

Las válvulas solenoides neumáticas de 3/2 vías se utilizan comúnmente para controlar el flujo de aire hacia y desde un actuador neumático con retorno por resorte. Las válvulas solenoides neumáticas de 5/2 vías pueden controlar el flujo de aire hacia y desde actuadores neumáticos de doble efecto.

Vista en sección de una válvula de asiento inclinado neumática: retorno por resorte (A), pistón (B), puerto de aire (C), empaquetadura (D) y tapón/disco (E).

Figura 4: Vista en sección de una válvula de asiento inclinado neumática: retorno por resorte (A), pistón (B), puerto de aire (C), empaquetadura (D) y tapón/disco (E).

Válvulas de asiento inclinado eléctricas

Un actuador eléctrico para una válvula de asiento inclinado permite la integración en sistemas de control de procesos más amplios. Esta capacidad proporciona un control preciso de la posición, permitiendo una regulación del caudal finamente ajustada. Un sensor de posición integrado garantiza una alta precisión y repetibilidad al proporcionar retroalimentación continua sobre la ubicación exacta de la válvula. El sistema también admite sensores externos opcionales para medir parámetros como temperatura o presión, proporcionando datos valiosos para ajustes automatizados y respuestas proactivas del sistema.

Diagrama de funcionamiento del actuador eléctrico de la válvula de asiento inclinado. Los elementos azules son opcionales. Control de procesos (A), control de posición (B), motor (C), engranaje (D), sensor de posición (E), válvula de asiento inclinado (F), posición real (G) y sensor externo (H).

Figura 5: Diagrama de funcionamiento del actuador eléctrico de la válvula de asiento inclinado. Los elementos azules son opcionales. Control de procesos (A), control de posición (B), motor (C), engranaje (D), sensor de posición (E), válvula de asiento inclinado (F), posición real (G) y sensor externo (H).

Comparación de válvulas de asiento inclinado neumáticas, eléctricas y manuales

Factor	Neumática	Eléctrica	Manual
Disponibilidad de fuente de energía	Ideal para usar cuando hay un suministro fiable de aire comprimido. Preferida en ambientes explosivos debido a la ausencia de riesgo de ignición	Mejor opción si la electricidad está fácilmente disponible y se necesita un control preciso. Adecuada donde el aire comprimido es poco práctico.	Óptima donde no hay disponibilidad de electricidad ni aire comprimido. Ideal para control directo sin automatización
Necesidades de control y automatización	Adecuada para procesos automatizados que requieren control remoto	Ofrece un control más fino sobre el posicionamiento de la válvula, ideal para la integración en sistemas de control automatizados	Mejor para aplicaciones donde el control manual es suficiente, especialmente para operaciones simples de encendido/apagado
Condiciones ambientales	Funciona bien en condiciones adversas (húmedas, polvorientas, explosivas) debido a la falta de componentes eléctricos	Adecuada para entornos limpios. Considerar la clasificación IP para protección contra polvos y agua en condiciones desafiantes	Buena para una amplia gama de entornos. Menos afectada por las condiciones debido a la no dependencia de fuentes de energía o sistemas de control
Tiempo de respuesta y precisión	Tiempos de respuesta rápidos, adecuados para necesidades de actuación rápida.	Proporciona un control preciso, ideal para la regulación cuidadosa del caudal o la presión.	Depende del operador. Adecuada cuando el tiempo de actuación de la válvula no es crítico.
Costo	Puede requerir infraestructura adicional para aire comprimido, pero generalmente es menos costoso que las válvulas eléctricas	Más costoso inicialmente debido a los mecanismos de control de precisión, pero puede ahorrar en costos operativos donde no se dispone de aire comprimido	Más rentable en términos de inversión inicial y mantenimiento
Mantenimiento y vida útil	Requiere mantenimiento regular del sistema de suministro de aire para prevenir la contaminación.	Requiere menos mantenimiento que los sistemas neumáticos	Requiere el mínimo mantenimiento; sin embargo, se debe garantizar la accesibilidad del operador

Aplicaciones

Las válvulas de asiento inclinado son valoradas no solo por su versatilidad, sino por las ventajas específicas que su forma constructiva inclinada proporciona en aplicaciones exigentes. En comparación con otros tipos de válvulas, sobresalen en situaciones donde la durabilidad, la resistencia a la obstrucción y el control eficiente del flujo son críticos.

Producción de alimentos y bebidas

Esterilización por vapor: A diferencia de las válvulas de globo estándar, las válvulas de asiento inclinado pueden manejar vapor a alta presión con un desgaste mínimo, garantizando una esterilización fiable del equipo.
Operaciones de llenado: Su asiento inclinado permite una apertura y cierre rápidos, haciéndolas ideales en líneas de embotellado y enlatado donde la velocidad y la precisión son esenciales.

Procesamiento químico

Dosificación química: El diseño robusto de las válvulas de asiento inclinado asegura un control preciso del flujo, incluso con medios corrosivos o agresivos que podrían dañar alternativas con asientos más blandos.
Ambientes hostiles: Su construcción en acero inoxidable y asiento inclinado reducen la turbulencia y el desgaste, prolongando la vida útil en plantas químicas.

Tratamiento de agua y aguas residuales

Control de lodos: El asiento inclinado minimiza la obstrucción y la acumulación, haciendo que estas válvulas sean adecuadas para aplicaciones de lodos y suspensiones donde otros diseños se obstruirían rápidamente.
Fiabilidad del proceso: En sistemas de filtración y dosificación, la respuesta rápida y la resistencia a la contaminación mejoran la eficiencia general del tratamiento.

Fabricación farmacéutica

Sistemas de vapor limpio: La forma constructiva de asiento inclinado garantiza un cierre hermético y un rendimiento fiable a temperaturas elevadas, lo cual es crítico para condiciones estériles.
Control de fluidos y gases: Su precisión y facilidad de limpieza las hacen más adecuadas que las válvulas de bola en procesos donde la integridad del producto es primordial.

Automatización y HVAC

Rendimiento de alto ciclo: En líneas de producción automatizadas, las válvulas de asiento inclinado son preferidas por su capacidad de manejar millones de ciclos sin desgaste significativo.
Calefacción por vapor: Su tolerancia a altas temperaturas y presiones las hace más fiables que muchas alternativas en sistemas de distribución de vapor HVAC.

Criterios de selección

Accionamiento
1. Manual: Opción menos costosa
2. Neumático: Más caro que el manual pero significativamente menos costoso que el eléctrico (sin considerar la fuente de aire comprimido). Más probable de ser aprobado para entornos explosivos porque no tiene componentes que produzcan chispas.
3. Eléctrico: La opción más cara pero también la que ofrece el control de posición más preciso. Los componentes opcionales permiten una integración más compleja en un sistema.
Tamaño de conexión: El tamaño de conexión de la válvula debe coincidir con el tamaño del sistema cuando sea posible. Hay disponibles niples dobles con roscas de diferentes tamaños si es necesario. Por ejemplo, este fitting puede tener una conexión de 1 pulgada en un lado y una conexión de 1/2 pulgada en el otro lado.
Tipo de conexión: Los tipos de conexión van desde roscadas (por ejemplo, NPT, BSPP, métrica) hasta conexiones soldadas y a presión. Las válvulas con conexiones roscadas son más fáciles de instalar y retirar del sistema, pero las conexiones soldadas son más herméticas.
Material del cuerpo: El latón y el acero inoxidable son materiales comunes para el cuerpo de las válvulas de asiento inclinado. El latón es menos costoso que el acero inoxidable pero también menos duradero. Además, el acero inoxidable es necesario para aplicaciones sanitarias.
Material del sello: El material del sello controla los extremos de la válvula porque el sello se dañará por condiciones extremas antes que el cuerpo de la válvula. Los materiales de sello comunes son Teflón, EPDM, FKM y NBR. Lea nuestro artículo sobre resistencia química para saber qué materiales de sello funcionan con su aplicación.
1. Elija EPDM para aplicaciones de agua potable porque este material no afecta el sabor del agua.
Función
1. Neumático: Los actuadores neumáticos pueden ser normalmente abiertos o normalmente cerrados con retorno por resorte a la posición predeterminada. Estos actuadores también pueden ser de doble efecto, lo que significa que no tienen resorte y el aire comprimido controla la posición en ambas direcciones. Los actuadores de doble efecto ofrecen más opciones de precisión que los actuadores de simple efecto.
2. Eléctrico: Los actuadores eléctricos también pueden ser normalmente abiertos o normalmente cerrados. Tienen almacenamiento de energía interno para que, en caso de pérdida de energía, puedan volver a su posición predeterminada. Algunos actuadores eléctricos no tienen este almacenamiento y, por lo tanto, su posición permanece igual ante la pérdida de energía.
Diferencia de presión máxima a 20 °C/68 °F: El material del sello de la válvula afecta la diferencia de presión máxima. Por ejemplo, los sellos de Teflón y PEEK son adecuados hasta 25 bar (362 psi), mientras que NBR, EPDM y FKM son adecuados hasta 16 bar (232 psi).
Temperatura máxima: El material del sello también determina la temperatura máxima. Teflón y PEEK son adecuados para temperaturas más altas que NBR, EPDM y FKM.
Kv: Kv es una medida del caudal de agua en m3/h con una caída de presión de 1 bar. Utilice la calculadora de Kv para calcular el Kv requerido para su aplicación. Unidades imperiales: Cv=1.16xKv.
Aprobación: Las aprobaciones indican para qué entornos es adecuada una válvula de asiento inclinado. Las aprobaciones comunes incluyen:
1. Grado alimentario: La válvula es segura para su uso en entornos de procesamiento de alimentos y bebidas.
2. Zona ATEX: La válvula es segura para su uso en atmósferas potencialmente explosivas dentro de la Unión Europea. Lea nuestras preguntas frecuentes sobre ATEX para obtener más información.
3. IECEx: Proporciona certificación internacional para equipos utilizados en atmósferas explosivas, garantizando el cumplimiento de las normas de seguridad globales.
4. DVGW: Certifica la válvula para su uso en aplicaciones de gas y agua en Alemania, asegurando que cumple con los estándares nacionales de seguridad y calidad.
5. Certificación UL: Indica que la válvula ha sido probada y cumple con los estándares de seguridad establecidos por Underwriters Laboratories, comúnmente reconocidos en América del Norte. Lea nuestra guía sobre certificación UL para productos electrónicos para obtener más información.
Cierra contra el flujo: Una válvula de asiento inclinado puede cerrar en la dirección opuesta al flujo o en la misma dirección. Elija una válvula que cierre en la dirección opuesta en aplicaciones donde el golpe de ariete sea una preocupación.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una válvula de asiento inclinado?

Una válvula de asiento inclinado utiliza un asiento de 45° para crear una vía de flujo más grande, reduciendo la pérdida de presión y el desgaste, ideal para vapor, medios de alta temperatura y viscosos.