Válvulas de bola de gas: Su importancia y funcionalidad

Las válvulas de bola para gas son componentes esenciales en diversos sistemas de distribución de gas. Controlan el flujo de gas y garantizan la seguridad y fiabilidad de las operaciones residenciales, comerciales e industriales. Las válvulas de bola para gas son de construcción robusta, toleran altas presiones y temperaturas y cumplen estrictas normas y pruebas industriales para la seguridad del personal y los equipos. Este artículo explora las características, criterios de selección, aplicaciones y normas industriales de las válvulas de bola para gas.

Índice de contenidos

• ¿Qué es una válvula de bola para gas?
• Características
• Selección de una válvula de bola para gas
• Aplicaciones
• Normas para válvulas de bola de gas
• Pruebas de válvulas de bola de gas
• Preguntas frecuentes

¿Qué es una válvula de bola para gas?

Una válvula de bola de gas es una válvula de cuarto de vuelta que utiliza una bola hueca y perforada como elemento de cierre. La bola tiene un orificio, o puerto, a través de su centro, que permite o restringe el flujo de gas cuando se acciona la válvula. Cuando la bola se alinea con la tubería, la válvula se abre y permite el paso del gas. Por el contrario, cuando la bola gira perpendicularmente a la trayectoria del flujo, la válvula se cierra, obstruyendo el flujo de gas.

Las válvulas de bola para gas son rápidas y fiables, lo que las hace idóneas para aplicaciones en las que el control rápido del caudal de gas es crucial, como en sistemas de parada de emergencia u operaciones de control de procesos. Los sistemas de tuberías utilizan válvulas de bola de gas para transportar fluidos como gas licuado de petróleo (GLP), gases naturales, hidrocarburos y aceites químicos. Estas válvulas controlan eficazmente el flujo de fluidos dentro de sistemas para usos residenciales y comerciales o industriales.

Características

Las válvulas de bola para gas tienen características únicas que las hacen más adecuadas para las demandas y requisitos exclusivos de las aplicaciones de gas, garantizando un funcionamiento seguro y eficaz.

• Diseño ignífugo: Las válvulas de bola para gas suelen tener un diseño ignífugo para aumentar la seguridad en caso de incendio o exposición a temperaturas extremas. Este diseño incluye características como juntas metal-metal y materiales ignífugos como el grafito para evitar fugas y mantener la integridad del sellado incluso en aplicaciones a altas temperaturas. Las juntas metal-metal suelen implicar el contacto entre superficies metálicas, como la bola y el cuerpo de la válvula o el vástago y el cuerpo de la válvula. El contacto metal-metal crea un sellado robusto que puede soportar condiciones de alta presión y temperatura, minimizando el riesgo de fugas.
• Capó extendido: El bonete ampliado proporciona aislamiento y protección adicionales para el vástago y la empaquetadura, lo que permite que la válvula funcione de forma fiable a temperaturas extremas.
• Diseño antiestático: Las válvulas de bola para gas suelen incorporar características antiestáticas para evitar la acumulación de electricidad estática, que puede ser peligrosa en aplicaciones con gas. Algunos ejemplos son los muelles de puesta a tierra o los materiales conductores, que disipan cualquier carga estática que pueda acumularse durante el funcionamiento de la válvula.
• Estanqueidad del vástago y del asiento: Las válvulas de bola para gas suelen tener mecanismos de sellado del vástago y el asiento mejorados para garantizar un cierre hermético y minimizar las fugas de gas. Esto incluye asientos accionados por resorte, carga viva de la empaquetadura u otras tecnologías de sellado para mantener la integridad y reducir el riesgo de fugas de gas.
• Asa amarilla: Las válvulas de bola para gas se distinguen de otras válvulas por sus manetas amarillas (figura 1), lo que significa que están homologadas por la CSA y pueden utilizarse con gases inflamables (tema que se tratará más adelante). Aunque el asa amarilla no es oficial, puede ayudar a diferenciar las válvulas de bola de gas de las demás.
• Grifo piloto: Las válvulas de gas tienen tomas piloto para manómetros que controlan y supervisan la presión del fluido. Estos manómetros ayudan a realizar pruebas de presión para garantizar que el sistema funciona dentro de los niveles de presión aceptados.

Selección de una válvula de bola para gas

Tenga en cuenta las directrices del Reglamento sobre aparatos de gas (GAR ) a la hora de seleccionar una válvula de bola para gas. La válvula de bola para gas debe cumplir los requisitos del sistema, como presión, temperatura y configuraciones de montaje, similares a las de una válvula de bola típica. La selección de una válvula de bola para gas también incluye la consideración de algunos criterios exclusivos, que se exponen a continuación:

• Características del flujo: Considere las características del flujo de gas en el sistema. Algunos gases pueden presentar un flujo turbulento o tener partículas o contaminantes. En tales casos, la selección de una válvula de bola para gas con un diseño que minimice las perturbaciones del flujo, como un diseño de puerto completo u opciones de ajuste exclusivas (características específicas o modificaciones en los componentes internos de la válvula diseñadas para optimizar las características del flujo y minimizar las turbulencias), puede ayudar a mantener un flujo de gas suave y reducir el riesgo de obstrucción o erosión.
• Clasificaciones de fugas de las válvulas de bola de gas: Las válvulas de bola para gas se clasifican en función de su índice de fugas. Las dos clasificaciones más utilizadas son API 598 y ANSI/FCI 70-2.
  • API 598 define seis clases de índices de fugas, que van desde la Clase I (cero fugas visibles) a la Clase V (fugas significativas permitidas).
  • ANSI/FCI 70-2 introduce un sistema de clasificación más preciso, que va de la Clase I a la Clase VI, representando la Clase VI el cierre más hermético y la fuga mínima.
• Materiales: Las válvulas de bola para gas trabajan en condiciones de alta temperatura y presión. Es crucial evitar la fuga de fluidos, dada la naturaleza combustible de la mayoría de los fluidos de trabajo. Estas válvulas de bola para gas tienen asiento metálico o de PTFE para evitar cualquier posibilidad de fuga de fluido. El aluminio, el cobre, el acero inoxidable y el latón son los materiales preferidos para las carcasas de las válvulas de bola para gas.
• Diseño Las válvulas de bola de gas pueden tener un diseño de bola flotante o de bola montada en muñón. Las válvulas de bola flotante dependen de la presión del fluido para crear un sello entre la bola y los asientos. Las válvulas de bola montadas en muñón tienen anclaje mecánico de la bola en la parte superior e inferior, lo que permite aplicaciones de mayor presión y tamaño, manteniendo un excelente rendimiento de sellado.
• Mecanismo de alivio de la cavidad: Las válvulas de bola de gas suelen incorporar un mecanismo de alivio de la cavidad para evitar una acumulación excesiva de presión en la cavidad de la válvula. Este mecanismo suele consistir en un pequeño orificio de alivio o respiradero aguas arriba o aguas abajo de la bola. Libera cualquier fluido atrapado en la cavidad, minimizando el riesgo de daños o mal funcionamiento de la válvula.
• Cumplimiento de las normas del sector: Las válvulas de bola para gas están diseñadas y fabricadas para cumplir normas y reglamentos industriales específicos, como los establecidos por organizaciones como la Asociación Americana del Gas (AGA), el Instituto Americano del Petróleo (API) o la Organización Internacional de Normalización (ISO). Pueden incluir normas de diseño a prueba de explosiones o intrínsecamente seguras, resistencia al fuego o certificaciones de seguridad.

Lea nuestra guía de selección de válvulas de bola para obtener más información sobre los parámetros que debe tener en cuenta al seleccionar una válvula de bola.

Aplicaciones

Las válvulas de bola para gas tienen diversas aplicaciones en distintos sectores en los que se requiere el control, la regulación y el aislamiento de distintos gases. He aquí algunas aplicaciones típicas de las válvulas de bola para gas en sistemas de gas específicos:

• Liquefied Petroleum Gas (LPG): Las válvulas de bola se utilizan habitualmente en sistemas de GLP para aplicaciones residenciales, comerciales e industriales. Garantizan un control eficaz y un cierre seguro del GLP, lo que permite un uso fiable en redes de distribución, depósitos de almacenamiento, bombonas y equipos como quemadores, calefactores y estufas.
• Sistemas de gases industriales: Las válvulas de bola son esenciales en los sistemas de gases industriales, como el oxígeno, el nitrógeno y el argón. Proporcionan un control seguro y fiable en plantas de producción de gas, instalaciones de almacenamiento y redes de distribución, apoyando procesos de fabricación, operaciones de soldadura y aplicaciones de laboratorio.
• Sistemas de gases medicinales: En las instalaciones médicas, las válvulas de bola para gas se utilizan en sistemas de gases medicinales para distribuir y regular diversos gases.
• Industria del petróleo y el gas: Las válvulas de bola para gas son cruciales en sistemas de boca de pozo, gasoductos, refinerías, plantas petroquímicas e instalaciones de almacenamiento, ya que controlan el flujo de gas natural, metano y otros hidrocarburos durante su extracción, procesamiento y distribución.

Normas para válvulas de bola de gas

La mayoría de los países cuentan con un organismo responsable de garantizar que los diseños y los valores nominales de las válvulas de bola sean seguros.

• American Petroleum Institute (API): API elabora normas, entre ellas API 6D y API 608, para válvulas de tuberías e industriales utilizadas en la industria del petróleo y el gas.
• Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME): ASME establece normas, como ASME B16.34, para el diseño, los materiales y el rendimiento de las válvulas de bola para gas.
• Asociación Canadiense de Normalización (CSA): La CSA elabora normas, como la CSA Z245.15, para las válvulas de tuberías utilizadas en Canadá. También proporcionan certificaciones y clasificaciones para válvulas de bola de gas.
• Institución Británica de Normalización (BSI): BSI desarrolla y publica normas, incluida la BS EN 331, que especifica los requisitos para las válvulas de bola de gas utilizadas en los sistemas de distribución de gas en el Reino Unido.
• Deutsche Vereinigung des Gas- und Wasserfaches (DVGW): La DVGW establece normas para las tecnologías del gas y el agua en Alemania. Tienen normas específicas, como la DVGW G 260, para las válvulas de bola de gas utilizadas en los sistemas de distribución de gas.
• Nederlands Normalisatie-instituut (NEN): NEN es el organismo nacional de normalización de los Países Bajos responsable de elaborar y promover normas en diversos sectores.
• Organización Internacional de Normalización (ISO): ISO es un organismo internacional de normalización que elabora normas para diversos sectores, incluidas las válvulas de bola para gas. Por ejemplo, la norma ISO 17292 especifica los requisitos de las válvulas de bola metálicas utilizadas en la industria del gas natural y afines.

Los valores nominales de presión y las designaciones específicas pueden variar en función de las normas regionales, los reglamentos y las especificaciones concretas del fabricante.

Pruebas de válvulas de bola de gas

Las pruebas de válvulas de bola de gas implican diversos procedimientos para evaluar su rendimiento, integridad y cumplimiento de las normas del sector.

• Pruebas de presión: La válvula se somete a presiones elevadas (aproximadamente 1,5 veces la presión nominal) para simular las condiciones de funcionamiento reales y verificar su capacidad para soportar la presión nominal especificada sin fugas ni fallos. Las pruebas de presión suelen consistir en aumentar gradualmente la presión y vigilar cualquier signo de fuga o problema de integridad estructural.
• Pruebas de fugas: Las pruebas de fugas son cruciales para garantizar que la válvula de bola de gas mantiene un cierre hermético y no permite ninguna fuga de gas, lo que podría suponer un riesgo para la seguridad.
• Pruebas de flujo: Las pruebas de caudal evalúan el rendimiento de la válvula de bola de gas en términos de su capacidad para regular el caudal de gas de forma precisa y constante. Esta prueba mide parámetros como el caudal, la caída de presión y la respuesta de la válvula a los cambios en las condiciones de caudal.
• Pruebas de resistencia: Las pruebas de resistencia evalúan la durabilidad a largo plazo y la fiabilidad operativa de la válvula de bola de gas. Consiste en someter la válvula a ciclos repetitivos de apertura y cierre, simulando su vida útil prevista en condiciones normales de funcionamiento. Estas pruebas garantizan que la válvula pueda soportar un uso frecuente sin que se deteriore su rendimiento ni su integridad estructural.

Preguntas frecuentes

¿Se puede utilizar una válvula de bola para el gas?

Sí, las válvulas de bola se utilizan habitualmente para aplicaciones de gas porque proporcionan un control eficaz, un cierre fiable y un funcionamiento sencillo en los sistemas de gas.

¿Qué válvula utilizar para el gas natural?

Una válvula de bola para gas es una excelente elección para el gas natural. Son fiables, duraderos y ofrecen un buen sellado.

¿Se puede utilizar una llave esférica de gas para el agua?

Aunque las válvulas de bola para gas están diseñadas principalmente para su uso con gases, también pueden utilizarse para aplicaciones con agua en algunos casos. No obstante, hay que tener en cuenta la compatibilidad de los materiales de la válvula, sus valores nominales de presión y temperatura y las certificaciones o normas aplicables a las aplicaciones de agua.

¿Qué diferencias hay entre las válvulas de bola para agua y para gas?

Las válvulas de bola para agua pueden utilizar materiales más compatibles con el agua y tener presiones nominales más bajas. Las válvulas de bola para gas pueden requerir certificaciones u homologaciones específicas para aplicaciones de gas, que pueden no ser necesarias para las válvulas de bola para agua.