10 Tipos Comunes de Válvulas

Las válvulas de retención, también conocidas como válvulas antirretorno, se utilizan principalmente para evitar el reflujo de fluidos. Existen en diversos tipos y se emplean ampliamente en sistemas hidráulicos. Gracias a su tamaño compacto, estructura sencilla y bajo costo, son comunes en aplicaciones domésticas.

Como se muestra en el diagrama, la válvula de retención funciona de la siguiente manera: la presión del fluido empuja la válvula para abrirla, permitiendo el paso del fluido. Si el fluido intenta fluir en dirección contraria, la válvula se cierra, y cuanto mayor sea la presión de reflujo, mejor será el sellado. Las válvulas de retención normalmente se cierran mediante un resorte o por gravedad y no requieren operación manual.

Las válvulas de diafragma controlan el flujo de fluidos utilizando un diafragma flexible que sella el paso del flujo. Estas válvulas son ideales para aplicaciones que requieren resistencia a la corrosión, por lo que se usan comúnmente en la industria química para manejar diversos productos químicos, disolventes y medios corrosivos.
También se utilizan con frecuencia en las industrias alimentaria y farmacéutica, ya que previenen eficazmente la contaminación cruzada y garantizan la higiene y seguridad de los fluidos.

Como se muestra en el diagrama, una válvula de diafragma consta de un diafragma elástico dentro del cuerpo y el bonete de la válvula. Cuando el vástago se levanta, el diafragma se eleva, permitiendo que el fluido fluya. Al bajar el vástago, el diafragma bloquea la entrada, deteniendo el flujo. La separación del mecanismo de accionamiento del fluido mediante el diafragma garantiza un sellado excelente, lo que hace que estas válvulas sean ideales para fluidos corrosivos, lodos fibrosos, fluidos radiactivos u otras aplicaciones que requieren una operación libre de contaminación.

Las válvulas de globo, también conocidas como válvulas de cierre, regulan el flujo y la presión, y son muy versátiles. Originalmente recibieron su nombre por su forma esférica, aunque ahora a veces se les llama válvulas de cierre para evitar confusión con las válvulas de bola.
Las válvulas de globo se utilizan comúnmente en sistemas de intercambio de calor, ya que permiten un flujo directo del fluido, lo que las hace adecuadas para fluidos de alta viscosidad. Son ideales para sistemas de tratamiento de agua, químicos, petróleo y vapor, ya que evitan la acumulación y solidificación del fluido dentro de la válvula.

El funcionamiento es el siguiente: al girar la rueda manual, se eleva el vástago de la válvula. Cuando la válvula se abre, el núcleo se levanta, permitiendo el paso del fluido. Este fluye siguiendo una trayectoria en forma de Z invertida dentro de la válvula, entrando por la parte baja y saliendo por la alta, lo que aumenta la resistencia y reduce la presión. Para cerrar la válvula, el núcleo desciende y hace contacto con el asiento, formando un sello que detiene el flujo.

Durante la operación, el fluido fluye directamente desde la entrada hasta la salida. Este camino lineal reduce remolinos y estancamientos dentro de la válvula, ayudando a evitar que los fluidos de alta viscosidad se solidifiquen o acumulen. Las válvulas de globo se utilizan comúnmente en sistemas de tratamiento de agua, industrias químicas, petroleras y sistemas de vapor.

Las válvulas de aguja tienen un émbolo en forma de aguja que encaja con precisión en el asiento de la válvula, lo que permite un control fino del flujo de fluido a bajas presiones. Son ideales para aplicaciones que requieren flujos pequeños o constantes a baja presión, como sistemas de vacío, llenado de tubos de gas, láseres de gas y equipos similares, así como para controlar el flujo de combustible en ralentí en carburadores.

＊Efecto Vernier en las válvulas de aguja: Debido a la forma cónica del núcleo de la válvula de aguja, al moverse axialmente (es decir, hacia dentro y fuera), se genera una diferencia de diámetro entre la aguja y el asiento. Este efecto Vernier, con un cambio radial mínimo, es el mecanismo clave para el control preciso del flujo en estas válvulas.

La estructura de la válvula de aguja se muestra a continuación. Tiene un orificio relativamente pequeño con un asiento cónico largo que puede atornillarse hacia dentro o fuera para cambiar la apertura del orificio. El extremo del tornillo tiene un émbolo en forma de aguja que encaja completamente con el asiento al cerrarse, lo que permite regular caudales extremadamente finos. Debido a la limitación de altura del cuerpo de la válvula, la pérdida de presión del fluido es considerable, y la tubería estrecha aumenta el riesgo de daños por sólidos en suspensión.

Las válvulas de bola controlan el flujo de fluido mediante una esfera perforada en su centro. Ofrecen un excelente rendimiento de sellado y requieren un mantenimiento mínimo. Su operación sencilla las hace ideales para aplicaciones que requieren cierre rápido y sellado confiable. Las válvulas de bola se utilizan ampliamente en diversos entornos, incluidos oleoductos industriales, procesos químicos y sistemas de agua residenciales.

Una válvula de bola tiene un núcleo hueco en forma de esfera con un orificio del mismo diámetro que la tubería. La manija gira el vástago de la válvula para rotar el núcleo. Cuando el orificio se alinea con el paso del flujo, el fluido puede circular. Para cerrar el canal, se gira la manija 90 grados, bloqueando el flujo del fluido.

Las válvulas de mariposa, o válvulas de disco, tienen un diseño sencillo y operan rápidamente girando un disco para controlar el flujo. Son adecuadas para manejar grandes volúmenes de líquidos o gases a bajas presiones. Estas válvulas son versátiles y pueden manejar diversos medios, incluyendo agua, aceite, vapor y fluidos corrosivos. Aplicaciones comunes incluyen tratamiento de aguas, industrias química y petroquímica, sistemas HVAC y riego agrícola.

Existen varios tipos de válvulas de mariposa, cada una adecuada para diferentes presiones y aplicaciones:
i. Válvula de mariposa concéntrica: Tiene un asiento de goma flexible con un disco metálico, adecuada para presiones bajas.
ii. Válvula de mariposa de doble desplazamiento (de alto rendimiento o doble excéntrica): El asiento y el disco están hechos de materiales diferentes, lo que permite su operación en un rango más amplio de temperaturas y presiones.
iii. Válvula de mariposa de triple desplazamiento (triple excéntrica): Presenta un asiento metálico laminado o sólido, ideal para sistemas de alta presión y entornos severos, comúnmente utilizada en sectores industriales y energéticos.

Como se muestra, una válvula de mariposa consiste en un disco giratorio ubicado normalmente en el centro del cuerpo de la válvula. Durante la operación, el disco circular gira sobre un eje con un ángulo máximo de 90 grados, ajustando el flujo del medio al cambiar el ángulo. Como el disco siempre está presente en el fluido, incrementa la resistencia al flujo, lo que provoca una pérdida de presión local.

Una válvula de alivio de presión es principalmente una válvula de seguridad utilizada para controlar o limitar la presión del sistema, previniendo fallos de equipos, explosiones o incendios causados por presión excesiva. Funciona mediante un resorte o dispositivo de ajuste de presión dentro de la válvula que controla su apertura y cierre. Esta válvula de seguridad se abre automáticamente a un valor de presión establecido para liberar el exceso de presión. Las válvulas de alivio de presión son fundamentales en diversas aplicaciones industriales, especialmente en operaciones de alta presión, garantizando la seguridad industrial.

Una válvula de alivio de presión está diseñada con una presión preestablecida a la cual se abre automáticamente cuando la presión del sistema alcanza cierto nivel. Esta configuración normalmente funciona mediante un resorte de válvula u otros elementos mecánicos como pesos o válvulas piloto.

El diagrama muestra una válvula de alivio de presión operada por resorte. Cuando la presión del sistema supera el umbral establecido, la presión aumentada empuja el núcleo de la válvula, comprimiendo el resorte y abriendo la válvula. Esto libera el exceso de presión o fluido, reduciendo la presión del sistema. Una vez que la presión vuelve a un rango seguro, el resorte empuja el núcleo de vuelta a su posición inicial, cerrando la válvula.

Las válvulas de compuerta utilizan una compuerta móvil para detener o permitir el flujo, pero no para regularlo. Presentan baja resistencia al flujo cuando están completamente abiertas y requieren un esfuerzo mínimo para operar. Sin embargo, necesitan más tiempo para abrirse o cerrarse completamente debido a la distancia de recorrido de la compuerta.

Las válvulas de compuerta se presentan en varios tipos, normalmente con una estructura simple sin requisitos específicos para la instalación de entrada o salida. Como se muestra, cuentan con un vástago ascendente operado por una rueda manual o un motor, que levanta la compuerta para abrir el paso del flujo.
Las válvulas de compuerta son adecuadas para diámetros de tubería grandes. Sin embargo, debido a posibles espacios o desgaste entre la válvula y la superficie de sellado, puede producirse una ligera fuga incluso cuando está completamente cerrada. Se pueden requerir medidas adicionales en aplicaciones que exijan un sellado de fluido estricto.

Las válvulas solenoides utilizan una corriente eléctrica en una bobina para crear un campo magnético que controla la operación de la válvula. Permiten el control automatizado y remoto, lo que las hace ideales para aplicaciones como el control de encendido y apagado, sistemas de prueba y control de procesos. También se utilizan en gatos hidráulicos y cilindros hidráulicos de camiones.

En una válvula solenoide normalmente cerrada (NC), la válvula permanece cerrada cuando la bobina del solenoide no está energizada. Dentro de la válvula solenoide NC hay un inducido rodeado por un solenoide. Un resorte conecta el inducido con un émbolo. Cuando no está energizada, el émbolo bloquea el paso. Al aplicarse corriente, se genera un campo magnético dentro de la válvula, lo que eleva el émbolo y abre el paso, permitiendo el flujo del fluido. Una vez que se corta la corriente, el émbolo regresa a su posición original, bloqueando el flujo.

Las válvulas neumáticas, también llamadas válvulas operadas por aire, utilizan presión de aire para controlar el flujo de fluido, siendo adecuadas para condiciones de alta presión y alta temperatura. Se emplean en el sector energético para el control de petróleo, gas y agua, en la industria química para reactores y tanques de almacenamiento, y en dispositivos médicos como ventiladores y sistemas de suministro de gas.
*El principio de una válvula neumática es simple: se abre cuando no hay aire y se cierra cuando hay aire.

Una válvula neumática consta de dos partes principales: el dispositivo mecánico inferior y el dispositivo neumático superior. Dentro del mecanismo mecánico se encuentra el disco de la válvula, que se mueve hacia arriba y abajo para abrir o cerrar la válvula, de forma similar a una válvula de cierre (válvula de bola). La válvula está cubierta por un bonete que puede abrirse para mantenimiento interno. El dispositivo mecánico está conectado al dispositivo superior mediante un eje vertical con un puntero que indica si la válvula está abierta o cerrada. El dispositivo superior contiene un actuador neumático. Cuando se inyecta gas por el puerto, la presión del aire comprime el diafragma y el resorte, empujando el núcleo hacia abajo y cerrando el paso, impidiendo el flujo. Por el contrario, cuando se libera el aire, el resorte se expande, el núcleo sube y se abre el paso, permitiendo el flujo del fluido.