¿Qué es una válvula de bola de alta temperatura?
Las válvulas de bola de alta temperatura son válvulas que pueden funcionar a temperaturas muy altas, superiores a 400 oC. Las válvulas de bola de alta temperatura deben fabricarse con materiales metálicos muy resistentes que tengan un punto de fusión elevado. Algunos materiales metálicos como las aleaciones de aluminio comienzan a debilitarse a medida que aumenta la temperatura. No se recomienda el uso de materiales como el bronce como válvula de alta temperatura. válvula de bola ya que al aumentar la temperatura cambia sus propiedades, lo que puede alterar el fluido que se controla. A la hora de seleccionar una válvula de bola de alta temperatura, lo primero que hay que tener en cuenta son los materiales utilizados para fabricar dicha válvula. La temperatura de trabajo prevista para esa válvula de bola de alta temperatura debe ser compatible con los componentes internos y el cuerpo de la válvula. Los componentes internos de la válvula también deben estar hechos de materiales metálicos muy resistentes con un alto punto de fusión. Las válvulas de bola de alta temperatura se utilizan en aplicaciones como las industrias petroquímica, de fertilizantes, química, metalúrgica y de energía eléctrica. El material metálico más común que garantiza un funcionamiento fiable cuando se utiliza para fabricar válvulas de bola de alta temperatura es el acero al carbono y el acero inoxidable, que tienen altos puntos de fusión de 1425 oC a 1540°C a 1400 oC a 1530°C respectivamente. Las válvulas de bola de alta temperatura son manuales o se accionan mediante un actuador. Las válvulas se conectan a la tubería mediante pernos y tuercas o por soldadura.
¿Cómo funciona una válvula de bola de alta temperatura?
La válvula de bola de alta temperatura consta de una bola con un orificio en su sección central. La válvula de bola de alta temperatura se acciona mediante un volante, una palanca manual o un actuador. El volante y la palanca manual se utilizan para las válvulas manuales, mientras que el actuador se utiliza para las válvulas de bola de alta temperatura. válvulas de bola accionadas. El volante o actuador está conectado a la bola a través de un componente conocido como vástago. Para abrir una válvula de bola de alta temperatura, el volante o palanca manual, o actuador gira. La fuerza de rotación se transmite a la bola a través del vástago de la válvula, lo que hace que el orificio de la bola gire y se alinee con la tubería. Una vez que el orificio de la bola en la válvula de bola de alta temperatura se pone en línea con la tubería, el fluido fluye al no estar bloqueado por la bola. Para cerrar la válvula de bola de alta temperatura, la palanca o volante manual, o el actuador gira en sentido contrario al que giraba cuando se abría. Esto hace que el orificio de la bola de la válvula de bola de alta temperatura gire y se vuelva perpendicular a la tubería. En este caso, la bola bloquea el fluido de la tubería y, por lo tanto, se dice que la válvula de bola de alta temperatura se encuentra en estado cerrado.
Figura: Funcionamiento de una válvula de bola de alta temperatura.
Tipos de válvulas de bola para altas temperaturas
Válvula de bola de dos piezas para altas temperaturas
Se trata de una válvula de bola de alta temperatura cuyo cuerpo está formado por dos piezas. Las dos piezas se encajan mediante roscas, soldadura o conexión de pernos y tuercas. Una de las dos piezas de una válvula de bola de alta temperatura constituye una junta de extremo y la bola, mientras que la segunda pieza constituye las partes internas y la otra junta de extremo. La válvula de bola de alta temperatura de dos piezas es muy común en el mercado y las aplicaciones industriales porque puede desmontarse para su inspección, limpieza, reparación y mantenimiento. Además, esta válvula es pequeña en tamaño y ligera en peso en relación con otras válvulas de bola.
Figura: Válvula de bola de dos piezas para alta temperatura.
Válvula de bola de tres piezas para altas temperaturas
Se trata de una válvula de bola de alta temperatura de tres piezas. Las tres piezas constan del cuerpo de la válvula y dos juntas de extremo. Las tres piezas se mantienen unidas mediante pernos y tuercas, como se muestra en la figura siguiente. Los extremos de la válvula de bola de alta temperatura de tres piezas se ajustan a la tubería mediante soldadura, pernos o roscado. Las válvulas de bola de alta temperatura de tres piezas se pueden limpiar, inspeccionar y reparar fácilmente mientras están conectadas a la tubería sin tener que desmontarlas. La válvula de bola de alta temperatura de tres piezas es adecuada para aplicaciones que requieren reparaciones y mantenimiento frecuentes o que necesitan altos niveles de higiene, como productos farmacéuticos, alimentos y bebidas, ya que se pueden limpiar de forma eficaz y sencilla.
Figura: Válvula de bola de tres piezas para alta temperatura.
Válvula de bola de alta temperatura de entrada lateral
Se trata de válvulas de bola de alta temperatura que se montan por los laterales, como se muestra en la figura siguiente. Las válvulas de bola de alta temperatura de entrada lateral son válvulas de bola de gran tamaño fabricadas con materiales metálicos resistentes para ayudarlas a trabajar en aplicaciones de alta temperatura y alta presión. Entre las aplicaciones en las que se utilizan las válvulas de bola de alta temperatura de entrada lateral se incluyen las industrias petroquímica, del petróleo, del gas y las centrales eléctricas de vapor. Las válvulas de bola de alta temperatura de entrada lateral constan de dos o tres piezas. Las piezas se fabrican mediante el método de forja. Una vez fabricadas las piezas, se ensamblan mediante pernos y tuercas para formar el producto final de la válvula de bola de alta temperatura de entrada lateral. Una de las ventajas de válvula de bola de entrada lateral es que puede inspeccionarse, limpiarse y repararse sobre el terreno. Además, los componentes internos de la válvula pueden alinearse con facilidad.
Figura: Válvula de bola de alta temperatura de entrada lateral.
Válvula de bola de alta temperatura de entrada superior
Se trata de una válvula de bola de alta temperatura que se monta por la parte superior. Las válvulas de bola de entrada superior se fabrican mediante el método de fundición. Esto ayuda a reducir las posibilidades de fugas de fluido. El cuerpo de la válvula y el bonete están conectados en la parte superior. Las válvulas de bola de alta temperatura de entrada superior facilitan la inspección, limpieza y reparación desde la parte superior sin desmontar la válvula de la tubería. Las válvulas de bola de alta temperatura de entrada superior se someten a pruebas no destructivas para garantizar que no presentan defectos que puedan provocar fugas de fluido durante su uso. Válvulas de bola de entrada superior se conectan a la tubería mediante pernos o soldadura. Las válvulas de bola de entrada superior son adecuadas para su uso en aplicaciones que necesitan válvulas resistentes a prueba de incendios o válvulas en las que se pueden mantener altos niveles de higiene mediante una limpieza periódica.
Figura: Válvula de bola de alta temperatura de entrada superior.
Válvulas de bola de alta temperatura de cuerpo soldado
Las válvulas de bola de alta temperatura de cuerpo soldado son válvulas de bola que se ensamblan mediante el método de soldadura. El cuerpo de esta válvula de bola de alta temperatura se construye conectando todas las piezas mediante soldadura. Después de soldar el cuerpo, se realiza una prueba no destructiva a lo largo del perímetro del cuerpo de la válvula en las juntas soldadas para garantizar que no haya defectos que puedan causar fugas de fluido.
Uno de los principales retos asociados a las válvulas de bola de alta temperatura con cuerpo soldado es que no se pueden limpiar, reparar o inspeccionar sobre el terreno. Estas válvulas se utilizan en aplicaciones en las que no se espera ningún tipo de mantenimiento, por ejemplo, en sistemas submarinos y de transmisión de gas, entre otros.
Figura: Válvula de bola de alta temperatura de cuerpo soldado.
Válvula de bola de alta temperatura de paso total
Se trata de una válvula de bola de alta temperatura que tiene un diámetro interior del mismo tamaño que el diámetro de la tubería. Con una válvula de bola de alta temperatura de paso total, no hay pérdidas por fricción, lo que la hace eficiente desde el punto de vista energético. El diseño de una válvula de bola de alta temperatura de paso total facilita su limpieza. El reto asociado a esta válvula es que la bola y el cuerpo de la válvula son más grandes que los de las válvulas de puerto estándar. Por ello, las válvulas de bola de alta temperatura de paso total son más caras que las válvulas estándar o de paso reducido. Las válvulas de bola de alta temperatura de paso total se utilizan cuando se requiere una baja resistencia al fluido, por ejemplo, en tuberías de aspiración de bombas, donde la caída de presión afecta al rendimiento de la bomba. Además, la válvula de bola de alta temperatura de paso total es adecuada para aplicaciones en las que el fluido puede contener sólidos que pueden acumularse y obstruir la válvula.
Figura: Válvula de bola de alta temperatura de paso total.
Válvulas de bola de puerto reducido para altas temperaturas
Se trata de válvulas de bola de alta temperatura con un diámetro interior inferior al diámetro de la tubería. Las válvulas de bola de alta temperatura de paso reducido tienen elevadas pérdidas por fricción y turbulencias debido al flujo no lineal creado por la diferencia de diámetro entre la tubería y el paso de la bola. Las válvulas de bola de alta temperatura de paso reducido son adecuadas para su uso en casos en los que la pérdida de presión y la turbulencia del flujo no son preocupaciones importantes en el flujo. La principal ventaja de utilizar una válvula de bola de alta temperatura de puerto reducido es que son de menor tamaño, lo que hace que su coste sea inferior al de sus homólogas de puerto completo.
Aplicaciones de las válvulas de bola para altas temperaturas
- Se utiliza en industrias de petróleo crudo para aplicaciones de encendido y apagado que necesitan altas temperaturas para separar diferentes productos del petróleo crudo.
- Se utilizan en centrales de vapor para generar electricidad.
- Industrias del petróleo y el gas.
- Producción de fertilizantes.
- Procesos metalúrgicos de producción de acero.
- Procesado de alimentos y bebidas.
- Industrias farmacéuticas por su facilidad de limpieza.
Ventajas de las válvulas de bola para altas temperaturas
- Soportan altas temperaturas sin deformarse por el calor térmico.
- Duradera.
- Versátiles, ya que pueden utilizarse en diferentes aplicaciones.
- Limpieza, reparación e inspección.
- Rápido de manejar.
- Estas válvulas son lo suficientemente resistentes como para soportar altas presiones.
- Tienen un sellado perfecto sin fugas de líquido.
- Puede accionarse manualmente o mediante un actuador.
Desventajas de las válvulas de bola para altas temperaturas
- No apto para aplicaciones de estrangulamiento.
- Estas válvulas se cierran y abren rápidamente, lo que hace que generen golpes de ariete y problemas de sobrepresión.
- Las cavidades alrededor de los asientos y las bolas tienden a causar obstrucciones debido a los sólidos, lo que puede aumentar el par de apertura/cierre y/o provocar el fallo de la válvula.
Localización de averías en válvulas de bola de alta temperatura
Fuga de fluido cuando la válvula está cerrada
- Superficie de sellado dañada. Repare o sustituya la superficie de sellado.
- Asiento dañado. Repare o sustituya el asiento.
- Actuador o caja de cambios (para válvulas manuales) mal ajustados. Ajuste la sincronización del actuador o del engranaje.
Funcionamiento irregular de la bola
- Materiales extraños entre el asiento y la bola o entre la cavidad del cuerpo y la bola. Desmonte la válvula y limpie la cavidad, el asiento y la bola.
La válvula de bola de alta temperatura es difícil de abrir/cerrar
- El asiento está dañado. Sustituya el asiento.
- La válvula experimenta una temperatura interna elevada. Compruebe la temperatura de trabajo de la válvula según las recomendaciones del fabricante de válvulas de bola.
- Materiales extraños obstruyeron la cavidad del cuerpo. Desmonte la válvula y limpie los materiales.
Fugas en el tallo
- Pernos de la brida sueltos. Apriete los pernos de la brida.
- Superficie de sellado dañada. Sustituya la superficie de sellado.
Fugas en la tubería o en la junta de la válvula y la tubería
- Unión tubo-válvula floja. Apriete la conexión de la junta ya sea roscas o pernos y tuercas.
- Objetos extraños en la tubería. Compruebe si hay obstrucciones en la tubería y límpielas.
Resumen
Las válvulas de bola de alta temperatura son válvulas que pueden funcionar a temperaturas elevadas de 400 oC sin sufrir cambios químicos ni térmicos. Se fabrican con materiales metálicos de alta resistencia y elevados puntos de fusión. Entre estos materiales se encuentran el acero inoxidable y el acero al carbono. Las válvulas pueden ser manuales o actuadas. Las válvulas de bola de alta temperatura son ignífugas para garantizar que pueden soportar altas temperaturas incluso cuando se utilizan para controlar el flujo de productos inflamables. Se conectan a la tubería mediante roscas, pernos y tuercas o soldándolas a la tubería. Estas válvulas se utilizan en distintas aplicaciones, como petróleo y gas, aplicaciones petroquímicas, fertilizantes, centrales eléctricas de vapor, metalurgia e industrias químicas, entre otras. Los distintos tipos de válvulas de bola de alta temperatura incluyen la válvula de bola de alta temperatura de dos piezas, la válvula de bola de alta temperatura de tres piezas, la válvula de bola de alta temperatura de entrada lateral, la válvula de bola de alta temperatura de entrada superior, la válvula de bola de alta temperatura de cuerpo soldado, la válvula de bola de alta temperatura de puerto completo y la válvula de bola de alta temperatura de puerto reducido. Las válvulas de bola de alta temperatura tienen varias ventajas como ser rápidas de operar, duraderas, versátiles, a prueba de fuego, reparables, de alta resistencia y a prueba de fugas.
