Válvulas de bola para aplicaciones de vacío

Figura 1: Una válvula de bola eléctrica de latón de 2 vías adecuada para aplicaciones de vacío

Las válvulas de bola para vacío se utilizan a menudo para mantener la presión de vacío 'negativa' en la cámara o tubería y como canal para los generadores de vacío o bombas en condiciones de vacío. Las condiciones de vacío se utilizan en aplicaciones industriales para sistemas de pick-and-place y en laboratorios de investigación. Una válvula de bola para vacío adecuada debe tener propiedades de sellado muy estrechas en la posición de cierre, un tiempo de respuesta rápido y la capacidad de operar con diferencias de presión entre los lados de la válvula. En algunas aplicaciones de vacío, la válvula también debe operar en condiciones bajo cero.

Características de las válvulas de bola para aplicaciones de vacío

• Las válvulas de bola para vacío pueden ser accionadas manual, eléctrica o neumáticamente y están disponibles en materiales como latón, acero inoxidable o plástico, con opciones de 2 o 3 vías.

• Conocidas por su durabilidad y fiabilidad, las válvulas de bola pueden soportar miles de ciclos operativos con poco o ningún mantenimiento.

• Las válvulas de bola son válvulas de cuarto de vuelta que giran 90° de la posición abierta a la cerrada, lo que las hace de acción rápida. Cuando se conectan a un actuador neumático, pueden lograr la rotación completa de 90° en menos de un segundo.

• La bola hueca dentro de la válvula se mantiene en su lugar mediante un asiento, típicamente hecho de Teflón, que proporciona un sello de cierre positivo cuando hay una diferencia de presión a través de la válvula. Este diseño permite que las válvulas de bola se abran con altas diferencias de presión sin un mecanismo de equilibrio de presión.

• Pueden operar a temperaturas bajo cero y están disponibles en tamaños compactos, lo cual es ventajoso para aplicaciones de vacío que requieren válvulas más pequeñas.

• El diseño hueco y de paso directo de las válvulas de bola asegura que no haya resistencia al flujo.

Aplicaciones de las válvulas de bola para vacío

Las válvulas de bola para vacío se utilizan en una amplia gama de aplicaciones:

• Proceso de moldeo de plástico y tubos de vacío

• En el proceso de horneado para la aceleración artificial del proceso de desgasificación

• Una válvula de bola para vacío con actuadores neumáticos se utiliza en robótica para recoger y soltar objetos.

• Procesamiento de semiconductores, ingeniería de vacío, liofilización e investigación de fusión.

• Aplicaciones médicas como radioterapia, radiocirugía, radiofarmacia y otros procesos médicos que requieren succión.

• Controlan el flujo de gas en una cámara, pruebas de fugas, ventilación de gases, etc.

Figura 2: Una mini válvula de bola de latón ventilada de ¼ de pulgada adecuada para aplicaciones de vacío.

Criterios de selección

Al seleccionar una válvula de bola para vacío para su aplicación, considere los siguientes criterios para garantizar un rendimiento óptimo y compatibilidad:

• Operación: Decida el tipo de operación: manual, eléctrica o neumática, según los requisitos de control. La operación manual es simple y rentable, la operación eléctrica permite el control remoto, y la operación neumática es adecuada para ciclos rápidos.

• 2 vías o 3 vías: Determine si se necesita una válvula de 2 vías o 3 vías para la aplicación. Para válvulas de 3 vías, elija entre diseños de puerto en L y puerto en T según la trayectoria de flujo requerida. Un puerto en L es adecuado para desviar el flujo, mientras que un puerto en T puede mezclar o desviar el flujo.

• Caudal (Kv): Asegúrese de que la válvula pueda manejar el caudal requerido del sistema. Si la capacidad de flujo de la válvula es insuficiente, puede causar caídas de presión. Por el contrario, una válvula sobredimensionada puede llevar a un control deficiente y costos aumentados.

• Materiales: La carcasa de la válvula de bola para vacío puede ser de acero inoxidable, latón o plástico.

  • Acero inoxidable: Ofrece excelente resistencia a la corrosión, alta resistencia y puede soportar altas temperaturas de hasta 200 °C (392 °F). Adecuado para entornos exigentes y aplicaciones de alta presión de hasta 63 bar (913 psi). Sin embargo, puede ser costoso y pesado.

  • Latón: Proporciona buena resistencia a la corrosión y es rentable. Es adecuado para aplicaciones de presión moderada de hasta 55 bar (798 psi) y temperaturas de hasta 120 °C (248 °F).

  • Plásticos (PP, PVDF, PFA): Estos materiales ofrecen excelente resistencia química y son ligeros. Son adecuados para aplicaciones de menor presión de hasta 10 bar (145 psi) y temperaturas típicamente de hasta 90 °C (194 °F), con algunos capaces de superar los 150 °C (302 °F).

Los materiales típicos de sellado son Teflón (PTFE), FKM (FPM) y EPDM. Lea nuestra guía de compatibilidad química para obtener más información sobre la compatibilidad de diferentes materiales con varios medios.

• Tipo de conexión y tamaño:

  • Elija el tipo de conexión apropiado, como brida, manguito para cementar, BSP o anillo cortante, para asegurar la compatibilidad con las tuberías existentes. Las conexiones de brida y anillo cortante se recomiendan para niveles de presión de vacío altos debido a sus fuertes capacidades de sellado, que ayudan a prevenir fugas. Para niveles de presión de vacío moderados, se pueden usar conexiones BSP y manguitos para cementar, pero requieren un sellado cuidadoso para mantener la integridad del vacío. Aprenda más en nuestro artículo sobre tipos de conexión de válvulas de bola.

  • Los tamaños de conexión varían de ⅛ a 4 pulgadas, dependiendo del tipo de válvula y el material. El dimensionamiento adecuado es crucial para evitar fugas y asegurar un ajuste seguro.

• Nivel de vacío: Seleccione una válvula que pueda manejar el nivel de vacío requerido, como -0,9, -0,99 o -0,98 bar. Estos valores indican el grado de vacío que la válvula puede mantener, con valores negativos más altos representando vacíos más fuertes. Esto es crucial para aplicaciones que requieren un control preciso del vacío para prevenir fugas o daños.

• Diámetro de la válvula: El tiempo deseado para lograr un vacío determina el tamaño del diámetro de la válvula de bola para vacío. Las válvulas de paso completo permiten un flujo máximo con una caída de presión mínima, mientras que las válvulas de paso reducido pueden ser más rentables para aplicaciones de menor flujo.

• Aprobaciones: Asegúrese de que la válvula tenga las aprobaciones necesarias para su aplicación, como las de agua potable, gas o ATEX para entornos explosivos.

• Consideraciones adicionales:

  • Para válvulas eléctricas, considere los requisitos de voltaje, con valores típicos de 12 V CA/CC, 24 V CA/CC, 120 V CA y 240 V CA, así como el tiempo de operación, que varía de 8 a 58 segundos. Un voltaje incorrecto puede dañar el actuador.

  • Para válvulas neumáticas, determine el tipo de operación, como doble efecto, cierre por resorte o apertura por resorte, y asegúrese de que el par del actuador sea suficiente, hasta 103 Nm, para evitar una operación inadecuada de la válvula.

Para obtener más información sobre cómo seleccionar la válvula de bola adecuada para su sistema, lea nuestro artículo sobre selección de válvulas de bola.