Válvula de macho frente a válvula de bola

Las válvulas de macho y de bola se utilizan en diversos sectores para controlar el caudal de líquidos y gases. Ambos tienen características únicas y diferencias de diseño que los hacen adecuados para distintas aplicaciones. Para ayudar a determinar qué tipo de válvula es más adecuado para una aplicación determinada, este artículo explora las diferencias clave entre las válvulas de macho y de bola, incluyendo su diseño, función, ventajas y desventajas.

¿Qué es una válvula de macho?

Una válvula de obturador (figura 1 izquierda) es una válvula de un cuarto de vuelta que utiliza un obturador cónico o cilíndrico para controlar el caudal de líquidos o gases. El obturador gira dentro del cuerpo de la válvula para abrir o cerrar el paso del caudal. Las válvulas de macho son conocidas por su diseño sencillo y su capacidad de cierre hermético, lo que las convierte en una opción popular en diversos sectores, como el tratamiento de aguas, la producción de petróleo y gas, el procesamiento químico y la fabricación de pasta y papel.

Qué es una válvula de bola

Una válvula de bola (figura 1 derecha) es una válvula de un cuarto de vuelta que utiliza una bola con un orificio para controlar el caudal de líquidos o gases. La bola gira sobre su eje para abrir o cerrar el paso del caudal. Las válvulas de bola tienen un funcionamiento rápido y eficaz, durabilidad y una larga vida útil. Se utilizan en sistemas de calefacción y refrigeración, distribución de agua y refrigeración de procesos industriales.

Diferencias entre válvula de macho y válvula de bola

Las válvulas de macho y de bola se diferencian en los siguientes aspectos:

1. Principio de funcionamiento
2. Propiedades de sellado
3. Tipos
4. Mantenimiento
5. Coste
6. Aplicación
7. Longevidad

1. Principio de funcionamiento

Funcionamiento de la válvula tapón

La válvula de obturador consta de un cuerpo con asiento cónico o paralelo. Un tapón encaja en este asiento. El tapón está diseñado con una abertura cuya posición determina la cantidad de apertura a través de la válvula. Estas aberturas en el cuerpo de la válvula, conocidas como puertos, permiten que el fluido entre o salga. Cuando el tapón gira 90 grados, abre o cierra completamente el paso del fluido. Sin embargo, a pesar de ser una válvula de un cuarto de vuelta, la válvula de macho es menos eficaz que las válvulas de bola, y sólo pueden funcionar en posición totalmente abierta o cerrada. Cuando el orificio del obturador está alineado con los orificios de entrada y salida, el flujo de fluido continúa a través de la válvula. Sin embargo, se produce una caída de presión a través del área reducida del puerto del obturador, lo que supone una desventaja en comparación con una válvula de bola.

Funcionamiento de la válvula de bola

Una válvula de bola es una válvula de un cuarto de vuelta que utiliza una bola hueca, perforada y pivotante para controlar el caudal. La bola gira dentro del cuerpo de la válvula para controlar el caudal de fluido, y su sencillo diseño facilita su funcionamiento y mantenimiento. El vástago de la válvula se conecta a la bola. Cuando el vástago de la válvula se gira un cuarto de vuelta, el orificio se abre al flujo permitiendo que el medio fluya a través de él, o se cierra para impedir el flujo del medio.

2. Propiedades de sellado

Tanto las válvulas de obturador como las de bola son válvulas de un cuarto de vuelta que se cierran y se abren al girar su vástago 90 grados. Estas válvulas se utilizan principalmente para el cierre. Sin embargo, hay algunas diferencias entre ellos.

Obturación de la válvula de tapón

La superficie de estanquidad de una válvula de obturador es notablemente mayor que la de una válvula de bola. El resultado es una mayor capacidad de sellado, lo que requiere un mayor esfuerzo y par de accionamiento.

Sellado de válvulas de bola

Las válvulas de bola son más ligeras y fáciles de manejar gracias a su bajo par de apriete. La menor superficie de sellado de estas válvulas puede dar lugar a un rendimiento de sellado inferior al de las válvulas de tapón; sin embargo, las recientes innovaciones en inyecciones de sellado y soluciones de sellado químico han resuelto eficazmente este problema.

3. Tipos

Tipos de válvulas de macho

Las válvulas de macho se clasifican en función de si están lubricadas y de la forma de sus obturadores.

• Las válvulas de obturador lubricado están diseñadas para funcionar con una película lubricante entre el obturador y el cuerpo de la válvula. Esta lubricación ayuda a reducir la fricción y el desgaste del obturador y el cuerpo, aumentando la vida útil y la fiabilidad de la válvula. Las válvulas de macho lubricadas también ofrecen un sellado más hermético y un mejor rendimiento en aplicaciones de alta presión.

Las válvulas de obturador no lubricadas, por el contrario, no necesitan lubricante y suelen utilizarse en aplicaciones en las que el fluido que se controla es incompatible con el lubricante. Las válvulas de macho no lubricadas también son preferibles en aplicaciones en las que un lubricante puede suponer un riesgo de contaminación, como en la industria alimentaria y de bebidas.

• Las aberturas dentro del tapón pueden tener diferentes formas (como redondeadas o rectangulares).

Tipos de válvulas de bola

Las válvulas de bola se clasifican en función de varios parámetros.

• 2 vías, 3 vías, etc. dependiendo de la función del circuito.
• Puerto completo, puerto estándar, puerto reducido o puerto en V en función del tamaño y la forma del orificio.
• Flotante o muñón, en función de si la bola flota dentro del cuerpo de la válvula o se apoya en un pivote.
• Válvulas de bola de 1,2,3 piezas en función del número de componentes del cuerpo.

4. Mantenimiento

Tanto las válvulas de macho como las de bola requieren un mantenimiento rutinario para garantizar un rendimiento óptimo.

Mantenimiento de la válvula tapón

Las válvulas de macho son más manejables debido a su diseño sencillo y a sus limitados componentes móviles. El tapón puede extraerse y limpiarse fácilmente, mientras que el acceso al resto del cuerpo de la válvula para su limpieza también es sencillo.

Mantenimiento de válvulas de bola

Las válvulas de bola presentan un mayor desafío a la hora de limpiarlas. La bola o el disco están situados en el interior de la válvula, lo que dificulta el acceso. Con el tiempo, la cavidad de la válvula de bola puede acumular residuos del medio, lo que complica aún más el proceso de limpieza y mantenimiento.

5. Coste

Las válvulas de macho ofrecen un funcionamiento más rentable que las válvulas de bola. El obturador de la válvula de macho encaja perfectamente bajo el casquillo, lo que ayuda a evitar el desgaste del cuerpo de la válvula y del obturador. Basta con sustituir el casquillo y la junta superior para mantener el funcionamiento de la válvula y garantizar su longevidad.

6. Aplicación

Aplicación de la válvula de macho

Las válvulas de tapón son adecuadas para aplicaciones en las que intervienen materiales abrasivos, como aguas residuales, lodos y fangos, debido a su mayor superficie y al flujo de fluido sin restricciones. Garantizan un cierre hermético cuando se manipulan sustancias corrosivas, y sus propiedades anticorrosivas las convierten en una opción fiable para aplicaciones exigentes.

Aplicación de la válvula de bola

La válvula de bola es una elección popular para la automatización, especialmente en industrias como el trasvase de gas natural y petróleo crudo, plantas de GNL, producción de polímeros y procesamiento de gas de yacimiento. También son útiles en diversos entornos industriales, como patines de turbinas y compresores, líneas de alimentación de refinerías de petróleo, parques de tanques y procesamiento de hidrocarburos. Lea nuestro artículo sobre aplicaciones de válvulas de bola para obtener más información.

7. Longevidad

Longevidad de la válvula de tapón

Una gran superficie de la válvula de macho entra en contacto con el medio, lo que aumenta las posibilidades de corrosión. El manejo de más par también expone a la válvula de bujía a un mayor desgaste.

Longevidad de las válvulas de bola

Las válvulas de bola tienen características que impiden que el medio entre en contacto con el disco. El menor par también reduce el desgaste a largo plazo. Lea nuestro artículo sobre válvulas de bola para medios corros ivos para saber más sobre cómo diseñar una válvula de bola para entornos corrosivos.

Conclusión

Las válvulas de obturador y de bola regulan el caudal de fluido mediante una función directa de apertura o cierre o una función multirrecorrido. Tenga en cuenta lo siguiente a la hora de elegir cuándo utilizar una válvula de bola frente a una de tapón:

• Una válvula de macho es la mejor opción para aplicaciones sensibles, ya que ofrecen una estanqueidad perfecta y una estructura de aplicación sencilla. Además, cuestan menos que las válvulas de bola. Sin embargo, no son tan compactas como las válvulas de bola y provocan una caída de presión de la entrada a la salida.
• Elija válvulas de bola para grandes aplicaciones de alta presión que requieren un funcionamiento más sencillo. Son más fáciles de usar y más compactas que las válvulas de macho, pero con una capacidad de estanquidad ligeramente reducida.

Por ejemplo, una válvula de bola sería la mejor elección para una aplicación que requiera regular el flujo de fluido en una planta de tratamiento de agua, ya que permite cambios de dirección del flujo y puede soportar aplicaciones de alta presión y temperatura. Una válvula de tapón sería más adecuada para regular el flujo de fluido en un sistema de tuberías que incluya lodos, ya que requiere menos mantenimiento y permite un flujo de fluido recto. Sin embargo, las válvulas de bola se utilizan más comúnmente para aplicaciones de cierre debido a su diseño sencillo y ligero y a su facilidad de uso por su funcionamiento sin par. La tabla 1 compara las características de las válvulas de macho y las válvulas de bola.

Tabla 1: Válvula de macho frente a válvula de bola

Característica	Válvula de tapón	Válvula de bola
Principio de funcionamiento	Una válvula de obturador tiene un obturador diseñado con una abertura cuya posición determina la cantidad de abertura a través de la válvula. Estas aberturas en el cuerpo de la válvula, conocidas como puertos, permiten que el fluido entre o salga.	Una válvula de bola tiene una bola hueca, perforada y pivotante para controlar el caudal. La bola gira dentro del cuerpo de la válvula para controlar el flujo de fluido.
Propiedades de sellado	Mayor superficie de estanquidad y, por tanto, mejores características de estanquidad, pero requiere un mayor esfuerzo y par de accionamiento.	Un funcionamiento más manejable y un peso más ligero gracias a sus bajos requisitos de par. El área de sellado más pequeña de estas válvulas puede dar lugar a un rendimiento de sellado inferior al de las válvulas de tapón.
Tipos	Las válvulas de macho se clasifican en función de si están lubricadas o no y de su forma (redonda, rectangular, etc.).	Las válvulas de bola se dividen en distintos grupos en función del tamaño y la forma de sus orificios, así como de si la bola flota dentro del cuerpo de la válvula o se apoya en un pivote.
Mantenimiento	Fácil de limpiar	Difícil de limpiar, ya que la bola y otras piezas están situadas en el interior de la válvula.
Coste	Menos costoso	Más costoso
Aplicación	Aplicaciones con materiales abrasivos, como aguas residuales, lodos y fangos,	Una válvula de bola es una opción popular para la automatización, en particular en industrias como la transferencia de gas natural y petróleo crudo, plantas de GNL, producción de polímeros, fontanería residencial y procesamiento de gas de campo.
Longevidad	Menos duradero	Más duradero

Preguntas frecuentes

¿Por qué elegir válvulas de macho en lugar de válvulas de bola?

Las válvulas de macho tienen mayor capacidad de estanquidad que las de bola porque tienen una superficie de estanquidad mayor.

¿Son mejores las válvulas de macho que las de bola?

Normalmente, las válvulas de macho tienen una vida útil más corta que las de bola. Esto se debe a que las válvulas de macho tienen un mayor potencial de sufrir erosión al entrar más fluidos en contacto con el cilindro. Por otro lado, las válvulas de bola tienen menos contacto con los fluidos, requieren menos par y tienen más componentes móviles.

¿Cuál es la diferencia entre una válvula de obturador excéntrico y una válvula de bola?

Una válvula de obturador excéntrico tiene un componente en forma de obturador que restringe el caudal y que gira en sentido excéntrico, y una válvula de bola regula el caudal de líquidos o gases mediante una bola con un orificio.