1. Puntos clave para la selección de válvulas

1.1 Aclarar la finalidad de la válvula en el equipo o dispositivo.

Determinar las condiciones de funcionamiento de la válvula: la naturaleza del fluido aplicable, la presión de trabajo, la temperatura de trabajo y el método de control de funcionamiento, etc.;

1.2 Seleccionar correctamente el tipo de válvula

La selección correcta del tipo de válvula se basa en que el diseñador comprenda completamente todo el proceso de producción y las condiciones de funcionamiento. Al seleccionar el tipo de válvula, el diseñador debe dominar primero las características estructurales y el rendimiento de cada válvula;

1.3 Determinar la conexión final de la válvula

Entre las conexiones roscadas, las conexiones de brida y las conexiones de extremo para soldadura, las dos primeras son las más utilizadas. Las válvulas roscadas son principalmente válvulas con un diámetro nominal inferior a 50 mm. Si el diámetro es demasiado grande, la instalación y el sellado de la conexión son muy difíciles. Las válvulas con conexión de brida son más fáciles de instalar y desmontar, pero son más pesadas y caras que las válvulas roscadas, por lo que son adecuadas para conexiones de tuberías de diversos diámetros y presiones. Las conexiones soldadas son adecuadas para condiciones de carga pesada y son más fiables que las conexiones de brida. Sin embargo, es difícil desmontar y reinstalar las válvulas conectadas por soldadura, por lo que su uso se limita a ocasiones en las que pueden funcionar de forma fiable durante mucho tiempo, o en condiciones de uso extremas y con altas temperaturas;

1.4 Selección de materiales para válvulas

Además de considerar las propiedades físicas (temperatura, presión) y químicas (corrosividad) del medio de trabajo, se debe controlar la limpieza del medio (si hay partículas sólidas) al seleccionar los materiales de la carcasa de la válvula, las partes internas y la superficie de sellado. Además, se deben consultar las regulaciones pertinentes del estado y del departamento usuario. Una selección correcta y razonable de los materiales de la válvula puede obtener la vida útil más económica y el mejor rendimiento de la válvula. El orden de selección de los materiales del cuerpo de la válvula es: hierro fundido-acero al carbono-acero inoxidable, y el orden de selección de los materiales del anillo de sellado es: caucho-cobre-acero aleado-F4;

1.5 Otros

Además, se debe determinar el caudal y el nivel de presión del fluido que fluye a través de la válvula, y seleccionar la válvula adecuada utilizando la información existente (como catálogos de productos de válvulas, muestras de productos de válvulas, etc.).

2. Introducción a las válvulas comunes

Existen muchos tipos de válvulas, y las variedades son complejas. Los principales tipos son:válvulas de compuerta, válvulas de cierre, válvulas de mariposa,válvulas de mariposaválvulas de tapón, válvulas de bola, válvulas eléctricas, válvulas de diafragma, válvulas de retención, válvulas de seguridad, válvulas reductoras de presión,trampas de vapor y válvulas de cierre de emergencia,Entre las más utilizadas se encuentran las válvulas de compuerta, las válvulas de cierre, las válvulas de mariposa, las válvulas de tapón, las válvulas de mariposa, las válvulas de bola, las válvulas de retención y las válvulas de diafragma.

2.1 Válvula de compuerta

Una válvula de compuerta es una válvula cuyo cuerpo de apertura y cierre (placa de válvula) es accionado por el vástago de la válvula y se mueve hacia arriba y hacia abajo a lo largo de la superficie de sellado del asiento de la válvula, lo que puede conectar o cortar el paso del fluido. En comparación con la válvula de cierre, la válvula de compuerta tiene un mejor rendimiento de sellado, menor resistencia al fluido, menor esfuerzo para abrir y cerrar, y cierto rendimiento de ajuste. Es una de las válvulas de cierre más utilizadas. Las desventajas son su gran tamaño, su estructura más compleja que la de la válvula de cierre, el fácil desgaste de la superficie de sellado y la dificultad de mantenimiento. Generalmente no es adecuada para la regulación del caudal. Según la posición de la rosca en el vástago de la válvula de compuerta, se puede dividir en dos tipos: tipo de vástago ascendente y tipo de vástago oculto. Según las características estructurales de la placa de compuerta, se puede dividir en dos tipos: tipo cuña y tipo paralelo.

2.2 Válvula de cierre

La válvula de cierre es una válvula de cierre descendente, en la que las partes de apertura y cierre (disco de la válvula) se mueven verticalmente a lo largo del eje del asiento de la válvula (superficie de sellado) mediante el vástago. En comparación con la válvula de compuerta, presenta un buen ajuste, un sellado deficiente, una estructura simple, una fabricación y mantenimiento sencillos, una alta resistencia al fluido y un precio bajo. Es una válvula de cierre de uso común, generalmente empleada en tuberías de diámetro medio y pequeño.

2.3 Válvula de bola

Las partes de apertura y cierre de la válvula de bola son esferas con orificios pasantes circulares, y la esfera gira con el vástago de la válvula para abrirla y cerrarla. La válvula de bola tiene una estructura simple, conmutación rápida, operación conveniente, tamaño compacto, peso ligero, pocas piezas, baja resistencia al flujo, buen sellado y fácil mantenimiento.

2.4 Válvula de mariposa

A excepción del disco de la válvula, la válvula de mariposa tiene básicamente la misma estructura que la válvula de cierre. Su disco es un componente de estrangulamiento, y las diferentes formas presentan características distintas. El diámetro del asiento de la válvula no debe ser excesivamente grande, ya que su altura de apertura es pequeña y el caudal medio aumenta, acelerando así la erosión del disco. La válvula de mariposa tiene dimensiones reducidas, es ligera y ofrece un buen rendimiento de ajuste, aunque su precisión no es elevada.

2.5 Válvula de tapón

La válvula de tapón utiliza un cuerpo con un orificio pasante como mecanismo de apertura y cierre. Este cuerpo gira junto con el vástago de la válvula para abrir y cerrar el flujo. La válvula de tapón tiene una estructura simple, apertura y cierre rápidos, fácil operación, baja resistencia al fluido, pocas piezas y peso ligero. Existen válvulas de tapón de paso directo, de tres vías y de cuatro vías. Las válvulas de tapón de paso directo se utilizan para interrumpir el flujo del fluido, mientras que las de tres y cuatro vías se utilizan para cambiar la dirección del flujo o desviarlo.

2.6 Válvula de mariposa

La válvula de mariposa es una placa que gira 90° alrededor de un eje fijo en el cuerpo de la válvula para abrirse y cerrarse. Es compacta, ligera, de estructura sencilla y consta de pocas piezas.

Se puede abrir y cerrar rápidamente girándola 90°, y es fácil de operar. Cuando la válvula de mariposa está completamente abierta, el grosor de la placa de mariposa es la única resistencia al paso del fluido a través del cuerpo de la válvula. Por lo tanto, la caída de presión generada por la válvula es muy pequeña, lo que le confiere buenas características de control de flujo. Las válvulas de mariposa se dividen en dos tipos de sellado: sello elástico blando y sello metálico duro. En las válvulas con sello elástico, el anillo de sellado puede estar integrado en el cuerpo de la válvula o fijado a la periferia de la placa de mariposa. Ofrece un buen rendimiento de sellado y puede utilizarse para la regulación del caudal, así como para tuberías de vacío medio y fluidos corrosivos. Las válvulas con sellos metálicos generalmente tienen una vida útil más larga que las válvulas con sellos elásticos, pero es difícil lograr un sellado completo. Suelen utilizarse en aplicaciones donde el caudal y la caída de presión varían considerablemente y se requiere un buen rendimiento de regulación del caudal. Los sellos metálicos pueden soportar temperaturas de funcionamiento más elevadas, mientras que los sellos elásticos tienen la desventaja de estar limitados por la temperatura.

2.7 Válvula de retención

Una válvula de retención es una válvula que impide automáticamente el reflujo de fluidos. El disco de la válvula se abre bajo la acción de la presión del fluido, permitiendo que este fluya desde la entrada hacia la salida. Cuando la presión en la entrada es menor que en la salida, el disco se cierra automáticamente debido a factores como la diferencia de presión y la gravedad, impidiendo así el reflujo. Según su estructura, se divide en válvula de retención de elevación y válvula de retención de clapeta. La válvula de retención de elevación ofrece un mejor sellado y mayor resistencia al flujo que la de clapeta. Para la entrada de la tubería de succión de la bomba, se debe seleccionar una válvula de pie. Su función es llenar la tubería de entrada de la bomba con agua antes de arrancarla y mantenerla llena de agua después de detenerla, preparándola para su reinicio. Generalmente, la válvula de pie se instala únicamente en la tubería vertical de entrada de la bomba, permitiendo que el fluido fluya de abajo hacia arriba.

2.8 Válvula de diafragma

La parte que se abre y se cierra de la válvula de diafragma es un diafragma de goma, que se encuentra intercalado entre el cuerpo de la válvula y la tapa de la válvula.

La parte sobresaliente del diafragma se fija al vástago de la válvula, y el cuerpo de la válvula está revestido de goma. Dado que el fluido no penetra en la cavidad interna de la tapa de la válvula, el vástago no requiere empaquetadura. La válvula de diafragma presenta una estructura sencilla, un buen sellado, fácil mantenimiento y baja resistencia al flujo. Las válvulas de diafragma se clasifican en tipo vertedero, de paso directo, de ángulo recto y de corriente continua.

3 Instrucciones comunes para la selección de válvulas

3.1 Instrucciones para la selección de válvulas de compuerta

En general, se recomienda seleccionar primero las válvulas de compuerta. Además de vapor, aceite y otros fluidos, las válvulas de compuerta también son adecuadas para fluidos con sólidos granulares y alta viscosidad, así como para sistemas de ventilación y bajo vacío. Para fluidos con partículas sólidas, el cuerpo de la válvula de compuerta debe contar con uno o dos orificios de purga. Para fluidos a baja temperatura, se debe seleccionar una válvula de compuerta especial para bajas temperaturas.

3.2 Instrucciones para la selección de la válvula de cierre

La válvula de cierre es adecuada para tuberías con bajos requisitos de resistencia al fluido, es decir, donde la pérdida de presión no es significativa, así como para tuberías o dispositivos con fluidos a alta temperatura y alta presión. Es adecuada para tuberías de vapor y otros fluidos con DN < 200 mm; las válvulas pequeñas pueden usar válvulas de cierre, como válvulas de aguja, válvulas de instrumentación, válvulas de muestreo, válvulas de manómetro, etc.; las válvulas de cierre tienen regulación de caudal o de presión, pero la precisión de la regulación no es alta y el diámetro de la tubería es relativamente pequeño, por lo que se deben seleccionar válvulas de cierre o válvulas de estrangulamiento; para fluidos altamente tóxicos, se deben seleccionar válvulas de cierre con fuelle; pero las válvulas de cierre no deben usarse para fluidos con alta viscosidad y fluidos que contengan partículas que se precipiten fácilmente, ni deben usarse como válvulas de ventilación o válvulas para sistemas de bajo vacío.

3.3 Instrucciones para la selección de la válvula de bola

Las válvulas de bola son adecuadas para fluidos de baja temperatura, alta presión y alta viscosidad. La mayoría de las válvulas de bola pueden utilizarse en fluidos con partículas sólidas en suspensión, y también en fluidos en polvo y granulares, según los requisitos del material del sello. Las válvulas de bola de canal completo no son adecuadas para la regulación del flujo, pero sí para situaciones que requieren una apertura y cierre rápidos, lo que facilita el corte de emergencia en caso de accidentes. Las válvulas de bola se suelen recomendar para tuberías con un estricto rendimiento de sellado, desgaste, canales de contracción, apertura y cierre rápidos, corte de alta presión (gran diferencia de presión), bajo nivel de ruido, fenómeno de gasificación, pequeño par de operación y baja resistencia al fluido. Las válvulas de bola son adecuadas para estructuras ligeras, corte de baja presión y fluidos corrosivos. Las válvulas de bola también son las válvulas más ideales para fluidos de baja temperatura y muy fríos. Para sistemas de tuberías y dispositivos para fluidos de baja temperatura, se deben seleccionar válvulas de bola de baja temperatura con tapas de válvula. Al utilizar válvulas de bola flotantes, el material del asiento de la válvula debe soportar la carga de la bola y del fluido de trabajo. Las válvulas de bola de gran diámetro requieren mayor fuerza durante su funcionamiento, y las válvulas de bola DN≥200 mm deben utilizar transmisión por tornillo sin fin; las válvulas de bola fijas son adecuadas para aplicaciones con diámetros mayores y presiones más altas; además, las válvulas de bola utilizadas para tuberías de materiales de proceso altamente tóxicos y fluidos inflamables deben tener estructuras ignífugas y antiestáticas.

3.4 Instrucciones de selección para la válvula de mariposa

Las válvulas de estrangulación son adecuadas para aplicaciones con temperaturas medias bajas y alta presión, y para componentes que requieren regulación de caudal y presión. No son adecuadas para fluidos de alta viscosidad ni para fluidos que contengan partículas sólidas, ni tampoco para válvulas de aislamiento.

3.5 Instrucciones de selección para válvulas de tapón

Las válvulas de tapón son adecuadas para aplicaciones que requieren una apertura y cierre rápidos. Generalmente no son aptas para vapor ni fluidos a altas temperaturas. Se utilizan para fluidos a baja temperatura y alta viscosidad, y también son adecuadas para fluidos con partículas en suspensión.

3.6 Instrucciones de selección para la válvula de mariposa

Las válvulas de mariposa son adecuadas para aplicaciones con diámetros grandes (como DN > 600 mm) y requisitos de longitud estructural reducida, así como para aquellas que requieren regulación de caudal y apertura y cierre rápidos. Generalmente se utilizan para fluidos como agua, aceite y aire comprimido con temperaturas ≤ 80 °C y presiones ≤ 1,0 MPa. Dado que las válvulas de mariposa presentan una pérdida de presión relativamente grande en comparación con las válvulas de compuerta y de bola, son adecuadas para sistemas de tuberías con requisitos de pérdida de presión menos estrictos.

3.7 Instrucciones de selección para la válvula de retención

Las válvulas de retención son generalmente adecuadas para fluidos limpios y no son adecuadas para fluidos que contengan partículas sólidas y alta viscosidad. Cuando DN≤40 mm, es recomendable utilizar una válvula de retención elevadora (solo se permite su instalación en tuberías horizontales); cuando DN＝50～400 mm, es recomendable utilizar una válvula de retención elevadora de clapeta (se puede instalar tanto en tuberías horizontales como verticales. Si se instala en una tubería vertical, la dirección del flujo del fluido debe ser de abajo hacia arriba); cuando DN≥450 mm, es recomendable utilizar una válvula de retención amortiguadora; cuando DN＝100～400 mm, también se puede utilizar una válvula de retención tipo oblea; la válvula de retención de clapeta puede fabricarse para una presión de trabajo muy alta, PN puede alcanzar los 42 MPa, y se puede aplicar a cualquier fluido de trabajo y cualquier rango de temperatura de trabajo según los diferentes materiales de la carcasa y los sellos. El medio puede ser agua, vapor, gas, medio corrosivo, aceite, medicamento, etc. El rango de temperatura de trabajo del medio está entre -196 y 800 ℃.

3.8 Instrucciones para la selección de la válvula de diafragma

Las válvulas de diafragma son adecuadas para aceite, agua, fluidos ácidos y fluidos con partículas en suspensión, con una temperatura de trabajo inferior a 200 °C y una presión inferior a 1,0 MPa, pero no para disolventes orgánicos ni oxidantes fuertes. Las válvulas de diafragma tipo vertedero son adecuadas para fluidos granulares abrasivos. Para la selección de válvulas de diafragma tipo vertedero, se debe utilizar la tabla de características de flujo. Las válvulas de diafragma de paso directo son adecuadas para fluidos viscosos, lechadas de cemento y fluidos sedimentarios. Salvo requisitos específicos, las válvulas de diafragma no deben utilizarse en tuberías ni equipos de vacío.