Qué válvula elegir

Las válvulas son dispositivos mecánicos que controlan el caudal y la presión de un fluido en un circuito hidráulico o de aire. Son componentes esenciales de los sistemas de tuberías que transportan líquidos, gases, vapores, lodos, etc.

Existen muchos tipos de válvulas, todos con características, capacidades y funciones diferentes. El tipo de accionamiento también varía: manual, neumático, eléctrico, etc.

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¿Cómo elegir una válvula?

Válvula de mariposa de la marca EBRO S.A.R.L
Válvula de mariposa de la marca EBRO S.A.R.L

Para elegir correctamente una válvula, es esencial determinar cuál será su función. ¿Se usará para regular un fluido o para detener su circulación?

Será esencial conocer qué tipo de fluido circulará dentro de la canalización: ¿un gas o un líquido? ¿Será un fluido corrosivo, un fluido químicamente neutro, un fluido alimentario o médico que requiera condiciones especiales de higiene?

Habrá que conocer el sistema de accionamiento de la válvula, que podrá ser manual o automático. En el primer caso, será necesaria la presencia de un operador cerca de la válvula; en el segundo, la válvula podrá accionarse remotamente, por ejemplo, desde una estación de control.

Por último, es importante saber cómo se integrará la válvula en la canalización y, por tanto, el tipo de montaje o instalación, especialmente si debe soldarse, fijarse con bridas o atornillarse.

Tras haber evaluado todos estos parámetros, habrá que centrarse en las características técnicas de la instalación, en particular en los caudales y presiones, que permitirán definir las dimensiones de la válvula.

¿Cómo dimensionar una válvula?

Para dimensionar una válvula, se deberán conocer los parámetros relacionados con el funcionamiento del circuito.

  • La presión es un factor esencial que habrá que tener en cuenta, por un lado, para evitar infradimensionar la válvula y que se produzcan de fugas o rupturas y, por otro, para evitar sobredimensionarla.
  • Deberá identificarse la temperatura de servicio, es decir, la temperatura del fluido en circulación, así como la temperatura ambiente alrededor del cuerpo de la válvula; es importante conocer las temperaturas extremas a las que deberá someterse la válvula para poder elegir una que pueda funcionar en estas condiciones, especialmente en lo que se refiere a los materiales utilizados para fabricar el cuerpo, el sistema de cierre y las piezas de sellado.
  • La presión de servicio, es decir, la presión a la que se somete el fluido en la válvula.
  • El caudal del fluido y la velocidad de circulación. El caudal y la velocidad nominal son elementos de especial utilidad a la hora de elegir la válvula correcta, especialmente si se va a utilizar para regular dicho caudal. El coeficiente de caudal (Kv) es un valor teórico definido por el fabricante para calcular el caudal nominal de la válvula. Este coeficiente puede indicarse en litros por minuto (l/min) o metros cúbicos por hora (m3/h). Los fabricantes de válvulas ofrecen gráficos para determinar este coeficiente a partir, sobre todo, del caudal deseado y el diámetro nominal.
  • El diámetro nominal (DN) de la canalización a la altura de la válvula. Este criterio es imprescindible para evitar tanto el sobredimensionamiento de la válvula, que podría conducir a un funcionamiento inestable de la instalación, como el infradimensionamiento, para evitar caídas de presión significativas que dañarían la válvula muy rápido.

Parámetros para el dimensionamiento de una válvula

  • Presión.
  • Temperatura.
  • Caudal.
  • Diámetro.

¿Cuáles son los principales tipos de válvulas?

Válvula de compuerta de la empresa Voith Turbo
Válvula de compuerta de la empresa Voith Turbo

Existen diferentes tipos de válvulas, más o menos adaptadas a cada necesidad. Para detener la circulación de un fluido, se recomienda optar por una válvula de cierre de tipo bola, guillotina o compuerta.

Para controlar el caudal de un fluido, será conveniente elegir una válvula de control de tipo aguja, globo, pistón o mariposa, que ofrecen una buena capacidad de estrangulamiento.

La elección de una válvula dependerá también del caudal, la presión y el tipo de fluido transportado, lo que determinará los materiales que componen la válvula.

¿En qué casos se debe utilizar una válvula de mariposa?

Válvula de mariposa de la empresa OMAL Spa
Válvula de mariposa de la empresa OMAL Spa

Las válvulas de mariposa se utilizan principalmente para controlar el caudal de un fluido. Dependiendo de los materiales utilizados en su fabricación, podrán utilizarse con diferentes tipos de fluidos: fluidos químicamente neutros como el agua o el aceite, lodos, fluidos alimentarios o farmacéuticos; algunas válvulas de mariposa pueden diseñarse especialmente para operar con fluidos corrosivos. Sin embargo, las válvulas de mariposa no podrán utilizarse con fluidos cargados con partículas sólidas, lo que podría impedir su cierre completo.

Las válvulas de mariposa son válvulas de «cuarto de vuelta». Su funcionamiento requiere una rotación de 90° entre la posición abierta y la cerrada. Para diámetros grandes, pueden requerir un sistema de accionamiento equipado con engranaje desmultiplicador que compense la presión ejercida directamente sobre la válvula de mariposa.

Las válvulas de mariposa han sido diseñadas para garantizar un buen sellado. El montaje de las válvulas de mariposa de gran diámetro suele ser, a menudo, brida, mientras que las válvulas destinadas a los circuitos de calefacción, por ejemplo, suelen ser válvulas roscadas. Por lo general, las válvulas de mariposa presentan dimensiones reducidas, sobre todo en comparación con las válvulas de bola.

Características importantes

  • Control del caudal.
  • Válvula de cuarto de vuelta.
  • Buena estanqueidad.
  • Dimensiones reducidas.

DESVENTAJAS

  • Incompatibilidad con fluidos que contengan partículas.

¿En qué casos se debe utilizar una válvula de bola?

Válvula de bola de la empresa NENCINI
Válvula de bola de la empresa NENCINI

Las válvulas de bola se utilizan para detener la circulación de un fluido. Las válvulas de bola tienen la forma de una esfera atravesada por un orificio, por lo general del mismo diámetro que la tubería. Son válvulas «cuarto de vuelta», que tienen la ventaja de no obstruir el caudal del fluido en posición abierta. Cuando el orificio de la bola tiene el mismo diámetro que el tubo, se denomina «válvula de paso total». Este tipo de válvulas garantiza una buena estanqueidad en posición cerrada.
Estas válvulas se utilizan tanto para líquidos —agua, aceite,etc.— como para gases.

Algunas válvulas de bola también pueden estar equipadas con una esfera cónica.

Las válvulas de bola también están disponibles como válvulas de 3 o 4 vías. En este caso, también pueden llamarse válvulas de sector.

Características importantes

  • Válvula de cierre.
  • Válvula de cuarto de vuelta.
  • Compatibilidad con fluidos líquidos y gaseosos.

DESVENTAJAS

  • Riesgo de golpes de ariete.

¿En qué casos hay que utilizar una válvula de globo o de pistón?

Válvula de globo de la empresa Mival
Válvula de globo de la empresa Mival

Las válvulas de globo y de pistón funcionan según el mismo principio. Un vástago, en cuyo extremo se encuentra una pieza en forma de platillo o un pistón, desciende dentro de la válvula para bloquear el paso del fluido. Estas válvulas son especialmente adecuadas para la regulación de un fluido en función de la presión en la tubería. De hecho, muchos actuadores de válvulas contienen un resorte de ajuste que permitirá adaptar la apertura de la válvula en función de la presión.

La principal desventaja de este tipo de válvulas son sus considerables pérdidas de carga. Además, cuando la presión del fluido es demasiado alta, es difícil operar estas válvulas durante la fase de cierre. En caso de cerrarse demasiado rápido, también pueden provocar golpes de ariete. Estas válvulas también están disponibles en modelos de 3 vías.

Características importantes

  • Regulación del caudal.
  • Compatibilidad con la  regulación de la presión.

DESVENTAJAS

  • Pérdidas de carga considerables.
  • Riesgo de golpes de ariete.

¿En qué casos se debe utilizar una válvula de aguja?

Válvula de aguja de la empresa SFERACO
Válvula de aguja de la empresa SFERACO

Las válvulas de aguja se utilizan sobre todo para la regulación de fluidos líquidos o gaseosos con caudales bajos.

Son válvulas de pequeño diámetro diseñadas para aplicaciones de baja presión. Son conocidas como «grifos». Su accionamiento suele ser manual. A menudo intervienen en aplicaciones domésticas y en operaciones de muestreo de fluidos. Son económicas, lo que explica su popularidad.

Características importantes

  • Caudal bajo.
  • Accionamiento manual por lo general.
  • Precio reducido.

¿En qué casos se debe utilizar una válvula de membrana?

Válvula de membrana de la empresa SISTO Armaturen
Válvula de membrana de la empresa SISTO Armaturen

Las válvulas de membrana se utilizan principalmente en procesos higiénicos y asépticos, es decir, cuando el fluido circulante debe estar aislado de cualquier contaminación potencial.

Estas válvulas funcionan principalmente en modo abierto/cerrado, aunque en algunos casos pueden utilizarse para la regulación de fluidos. En posición abierta, estas válvulas se denominan «válvulas de paso total» y casi no provocan pérdidas de carga, ya que la membrana de cierre abre paso completamente al fluido. La estanqueidad de estas válvulas es excelente porque no hay contacto directo entre el fluido y el vástago, aunque requieren un mantenimiento regular para garantizar el buen estado de la membrana, especialmente si el fluido viene cargado con partículas sólidas. Será imprescindible asegurarse de que el material de la membrana soporta las condiciones de temperatura y presión para evitar un desgaste prematuro.

Estas válvulas se utilizan principalmente en la industria agroalimentaria y farmacéutica. También se suelen utilizar en la industria química y en aplicaciones de ultraalta pureza dependiendo de los materiales de los que están hechas, en particular el material de la membrana. Las válvulas de membrana también son adecuadas para lodos y líquidos altamente viscosos.

Este tipo de válvulas no está disponible para canalizaciones de gran diámetro. Por lo general, los fabricantes se limitan a fabricarlas en DN350.

Características importantes

  • Pérdidas de carga limitadas.
  • Estanqueidad excelente.
  • Aplicaciones agroalimentarias, farmacéuticas y químicas.
  • Compatibilidad con fluidos que contengan partículas.

DESVENTAJAS

  • Necesidad de mantenimiento regular.
  • Diámetro nominal reducido.

¿En qué casos se debe utilizar una válvula de guillotina?

Válvula de guillotina de la empresa EBRO S.A.R.L
Válvula de guillotina de la empresa EBRO S.A.R.L

Las válvulas de guillotina se utilizan comúnmente en la industria papelera, química, en la minería, en plantas eléctricas y en el sector agroalimentario. Tienen la ventaja de ser muy compactas debido al movimiento lineal del obturador —placa que bloquea el paso del fluido en posición cerrada—. Las válvulas de guillotina son principalmente válvulas de cierre, aunque pueden utilizarse como válvulas de regulación cuando el obturador se encuentra en posición intermedia.

Las válvulas de guillotina se pueden utilizar con fluidos cargados con partículas sólidas como aguas residuales o lodos. En general, las válvulas de guillotina son estancas a la entrada —punto de acceso del fluido—, pero algunas válvulas son estancas en ambos extremos, lo que permite su uso independientemente de la dirección del flujo de fluido; en posición abierta, la pérdida de carga es muy baja puesto que las válvulas no provocan cambios en la dirección del fluido.
Sin embargo, los tiempos de cierre y apertura pueden ser muy largos y deberá considerarse un mantenimiento regular para corregir los problemas de desgaste entre el obturador y los elementos de estanqueidad.

Características importantes

  • Ancho reducido.
  • Bajas pérdidas de carga.
  • Compatibilidad con fluidos que contengan partículas.

DESVENTAJAS

  • Aperturas y cierres ralentizados.
  • Necesidad de mantenimiento regular.

¿Cómo evitar los golpes de ariete?

Dispositivo de protección contra los golpes de ariete de la empresa Z-tide
Dispositivo de protección contra los golpes de ariete de la empresa Z-tide

El golpe de ariete es un fenómeno de sobrepresión del fluido que ocurre sobre todo cuando una válvula se cierra demasiado rápido. Produce un ruido característico dentro de las tuberías. Esta sobrepresión puede provocar daños significativos que pueden llegar a romper la canalización.

Los golpes de ariete pueden evitarse:

  • Instalando un regulador de presión antes de la válvula para regular la presión.
  • Instalando un amortiguador de golpes de ariete a la entrada de la válvula. Ese dispositivo consiste en una especie de vaso de expansión diseñado para  atenuar las ondas de choque y absorber la sobrepresión.
  • Aumentando el diámetro de la canalización en la fase anterior a la válvula reducir la presión en esta parte del circuito.

¿Qué es una válvula multivía?