Válvula de bola cerámica 

¿Qué es una válvula de bola cerámica?

Una válvula de bola cerámica es un tipo de válvula de bola que tiene componentes internos hechos de materiales cerámicos. Dichos componentes cerámicos incluyen la bola, el asiento y el revestimiento. El cuerpo de una válvula de bola cerámica es de un material metálico, como acero inoxidable o acero al carbono. El cuerpo metálico se utiliza para proteger el revestimiento cerámico de los daños provocados por un choque mecánico o térmico repentino. Una válvula de bola cerámica utiliza una bola con un orificio en su centro por el que pasa el fluido cuando se gira la maneta. Las válvulas de bola de cerámica también pueden ser automáticas utilizando actuadores neumáticos, eléctricos o hidráulicos. Las ventajas de utilizar una válvula de bola cerámica frente a otros materiales como el acero son su menor masa y su gran resistencia al desgaste. Las válvulas de bola cerámicas tienen una excelente resistencia a la corrosión y la abrasión. Estas propiedades de las válvulas de bola de cerámica se utilizan en aplicaciones severas propensas a la abrasión y la corrosión. Las válvulas de bola de cerámica se utilizan en diversas industrias como la petrolera, la ingeniería química y las plantas de fabricación. 

Figura: Válvula de bola cerámica.

Componentes de una válvula de bola cerámica 

Mando/actuador 

El mando es un componente de una válvula de bola cerámica accionada manualmente en la que el operario aplica el par para abrir o cerrar la válvula. El actuador se utiliza en las válvulas de bola cerámica accionadas y proporciona el par necesario para abrir o cerrar la válvula, además de aportar la inteligencia para la automatización. 

Cuerpo de la válvula 

Es el componente de la válvula de bola cerámica utilizado para alojar todas las piezas internas de la válvula. El cuerpo de la válvula está hecho de materiales metálicos fuertes como el acero al carbono y acero inoxidable para proporcionar una alta resistencia mecánica a la válvula para que pueda soportar alta presión y daños por impacto. El cuerpo de la válvula contiene el puerto de entrada y salida de la válvula de bola cerámica. 

Vástago 

Es el componente de una válvula de bola cerámica que se utiliza para transmitir el par desde el mando/actuador a la bola. El vástago conecta el actuador/maneta a la bola. 

Bola 

La bola es el componente de una válvula de bola cerámica encargado de abrir y cerrar el paso del fluido. La bola está conectada a la maneta o al actuador a través del vástago. La bola tiene un orificio en su centro por donde fluye el fluido a través de la válvula cuando está abierta. 

Asientos

Estos componentes se colocan entre la bola y el cuerpo de la válvula para sostener la bola y evitar también las fugas de fluido. 

Recorte 

Se refiere a los componentes internos de la válvula de bola cerámica que entran en contacto con el fluido, como los prensaestopas, las juntas tóricas y los asientos. 

Empaquetadura 

Es el componente de la válvula de bola cerámica que se utiliza para proporcionar un sello entre el vástago y el cuerpo de la válvula para mejorar el sellado hermético al fluido alrededor del conjunto de maneta y vástago. 

Figura: Componentes de una válvula de bola cerámica.

¿Cómo funciona una válvula de bola cerámica?

 La válvula de bola cerámica se utiliza para aplicaciones de apertura y cierre del flujo de fluido. La capacidad de una válvula de bola cerámica para abrir y cerrar el flujo de fluido se ve reforzada por el uso de una bola con un orificio en su centro. La bola está conectada a la maneta de la válvula o al actuador a través del vástago de la válvula. La bola es responsable de cerrar y abrir el flujo de fluido a través de la válvula. El fluido circula por la válvula de bola cerámica a través del orificio de la bola. Para poner en marcha una válvula de bola cerámica, la maneta (en el caso de las válvulas de bola cerámica manuales) se gira 90^o grados en el sentido contrario a las agujas del reloj. Esto hace que el vástago de la válvula y la bola giren al mismo 90^o ángulo de 90 grados. Cuando se gira la bola para que 90^o ángulo hace que el orificio de la bola se alinee con la tubería. Esto hace que el fluido fluya a través de la válvula de bola cerámica y se dice que la válvula está en estado abierto. Para cerrar la válvula de bola cerámica, la maneta se gira en el sentido de las agujas del reloj, lo que hace que el orificio de la bola gire y se vuelva perpendicular a la tubería, con lo que la bola bloquea el flujo de fluido. El mismo principio de funcionamiento se emplea en las válvulas de bola cerámica accionadas mediante un actuador. La única diferencia es que la válvula de bola accionada obtiene su par de un actuador, a diferencia de la válvula de bola cerámica manual que obtiene su par del operador de la válvula. 

Figura: Funcionamiento de una válvula de bola cerámica; válvula abierta (lado izquierdo) y válvula cerrada (lado derecho).

Tipos de válvulas de bola de cerámica 

Válvula de bola cerámica de dos piezas 

Se trata de una válvula de bola cerámica formada por dos piezas del cuerpo encajadas entre sí. Una pieza contiene una conexión final y la bola y la otra pieza contiene las partes internas y la otra conexión final. La válvula de bola de cerámica de dos piezas es muy común entre las válvulas de bola de cerámica. Una válvula de bola cerámica de dos piezas se puede desmontar para su inspección, limpieza y reparación. Sin embargo, una válvula de bola de cerámica de dos piezas necesita ser removida de la tubería antes de ser desmantelada para su limpieza o reparación. 

Válvula de bola cerámica de tres piezas 

Se trata de una válvula de bola de cerámica compuesta por tres piezas: dos extremos y el cuerpo de la válvula. Las tres piezas de esta válvula de bola cerámica se conectan mediante pernos y tuercas. Una válvula de bola cerámica de tres piezas permite retirar las partes centrales de la válvula, es decir, la bola, los asientos y el vástago, mientras la válvula está conectada a la tubería. Esto facilita la limpieza de sólidos obstruidos, la sustitución de la empaquetadura y los asientos, y el pulido de arañazos en la bola sin necesidad de desmontar la válvula de bola cerámica de la tubería. Las válvulas de bola de cerámica de tres piezas son muy caras en comparación con sus homólogas de dos piezas. 

Válvula de bola cerámica de tres vías 

Se trata de una válvula de bola cerámica con tres puertos. Las bolas cerámicas de tres vías pueden tener configuraciones en forma de T o de L. Las válvulas de bola cerámica de tres vías se utilizan en industrias para mezclar o desviar flujos de fluidos. La configuración en forma de L se utiliza para desviar fluidos. En una válvula de bola cerámica en forma de L, el fluido de un puerto se desvía hacia uno de los puertos en un ángulo de aproximadamente 90°.^o dirigirla a otra tubería. La válvula de bola cerámica en forma de T puede utilizarse para mezclar o desviar corrientes de fluido. Cuando se utiliza para mezclar corrientes de fluido, la válvula de bola cerámica en forma de T válvula de bola de tres vías utiliza dos corrientes de fluido que se mezclan para formar una corriente de fluido a través del puerto de salida. Cuando se utiliza una válvula de bola cerámica en forma de T para desviar corrientes de fluido de un puerto a dos o uno de los tres puertos según sea necesario. 

Figura: Válvula de bola cerámica de tres vías.

Válvula de bola cerámica con puerto en V 

Se trata de una válvula de bola cerámica con orificio en V o asientos de válvula. Las válvulas de bola cerámica con orificio en V ayudan a controlar con precisión el caudal de fluido mediante la rotación de la bola. Las válvulas de bola cerámica con puerto en V pueden optimizarse para mejorar un caudal de características lineales. La dirección válvula de bola v-port puede controlar mejor el flujo de fluido en comparación con otras válvulas de bola. Esto se debe a que cuando se abre la válvula de bola cerámica, el extremo pequeño del puerto en "V" se abre primero, lo que permite un control estable del flujo de fluido. Una válvula de bola cerámica con puerto en V necesita un diseño resistente debido a la alta velocidad del fluido, que si no es lo suficientemente resistente puede dañar una válvula de bola cerámica estándar. Las válvulas de bola cerámica con puerto en V que han sido bien diseñadas pueden utilizarse para controlar el flujo de fluido. 

Figura: Válvula de bola cerámica con puerto en V.

Características de una válvula de bola cerámica 

Alta resistencia 

Los componentes internos de la válvula de bola cerámica están diseñados y fabricados con materiales cerámicos estructurales de alto rendimiento. El cuerpo y las partes externas de la válvula de bola cerámica se fabrican con materiales metálicos de alta resistencia que mejoran su resistencia mecánica. 

Duradero 

Las válvulas de bola de cerámica tienen buena resistencia a la abrasión, resistencia a la corrosión y alta resistencia del cuerpo metálico. En las mismas condiciones de trabajo, la vida útil de una válvula de bola cerámica es de 2 a 4 veces superior a la de otras válvulas resistentes a la corrosión y la abrasión. 

Resistencia a la corrosión 

Las válvulas de bola cerámicas tienen características químicas estables para la mayoría de los fluidos de base ácida, lo que las hace excelentes para la resistencia a la corrosión. 

Alto valor de dureza 

Las válvulas de bola de cerámica, como su nombre indica, están fabricadas con materiales cerámicos conocidos por su gran dureza. Dichos materiales cerámicos incluyen el circonio, que tiene un alto valor de dureza de alrededor de HRA88, el segundo después del diamante, el material más fuerte. 

Necesidad de par bajo 

Las válvulas de bola cerámicas tienen una superficie lisa del asiento y la bola y una función de autolubricación al abrirse y cerrarse. Esto hace que la resistencia a la apertura y el cierre sea pequeña, por lo que necesitan un par de torsión reducido para abrirse y cerrarse. 

Sin fugas de fluidos 

Las válvulas de bola cerámicas utilizan un sellado de contacto superficial entre la bola y el asiento. El contacto de sellado se ve reforzado por la redondez de alta precisión de la bola, que garantiza que pueda producir cero fugas según las normas internacionales. 

Aplicaciones de las válvulas de bola cerámicas 

• Industrias químicas para transferir fluidos como ácidos y lodos de polímeros, entre otros. 
• Se utilizan en la producción de productos fertilizantes como el ácido fosfórico, el nitrato amínico y el fosfato, entre otros.
• Industrias de fabricación de pasta y papel para controlar el flujo de fluidos como agentes blanqueadores y cargas de papel, entre otros. 
• Sistemas de drenaje y suministro de agua. 
• Industrias alimentarias y de bebidas. 
• Aplicaciones farmacéuticas. 

Ventajas de las válvulas de bola cerámicas 

• Fácil de manejar. 
• Necesitan un pequeño par de torsión para abrirse y cerrarse. 
• Son válvulas versátiles. 
• Son muy duraderos. 
• Resistente a la abrasión. 
• Resistente a la corrosión. 
• Las válvulas de bola de cerámica pueden inspeccionarse, limpiarse y repararse. 
• Estas válvulas están libres de fugas. 
• Tienen una gran resistencia para aplicaciones de alta presión y alta temperatura. 

Desventajas de las válvulas de bola cerámicas 

• Se cierran muy rápidamente, lo que puede causar problemas de sobrepresión y martilleo. 
• Los componentes del embellecedor son poco resistentes, por lo que son susceptibles de sufrir daños. 
• No apto para aplicaciones de estrangulamiento.

Localización de averías en válvulas de bola cerámicas 

Válvula de bola cerámica que pierde líquido al cerrarse 

• Bola dañada. Sustituya la bola. 
• Asientos dañados. Sustituya los asientos. 
• La bola no está completamente cerrada. Compruebe los ajustes de apertura o cierre de la bola.

Movimiento irregular del balón 

• Sedimentos entre el asiento y la bola o entre la bola y el cuerpo de la válvula. Limpie el interior de la válvula de bola cerámica y las superficies de sellado y, si es necesario, sustituya los asientos. 

Par muy elevado para abrir o cerrar la válvula de bola cerámica

• Materiales extraños en la válvula. Retire los materiales. 
• Presión y/o temperatura elevadas. Asegúrese de que la válvula funciona a la presión y temperatura recomendadas. 
• Los asientos están dañados. Sustituya los asientos. 

Válvula de bola cerámica con funcionamiento ruidoso o golpe de ariete 

• Flujo de fluido a muy alta velocidad o dimensionamiento incorrecto de la válvula. Asegúrese de que la válvula y el caudal de fluido son los recomendados por el fabricante de válvulas de bola. 

Fuga de vapor 

• Tornillo del prensaestopas flojo. Apriete el tornillo del prensaestopas. 
• Junta del vástago dañada. Sustituya la junta del vástago. 

Resumen 

Una válvula de bola cerámica es un tipo de válvula de bola que tiene componentes internos que son asientos, bola y revestimiento hechos de materiales cerámicos. La parte externa está fabricada con materiales metálicos resistentes, como acero inoxidable y acero al carbono. Los materiales metálicos están destinados a proporcionar una alta resistencia a altas presiones y altas temperaturas, así como resistencia al impacto. Las válvulas de bola de cerámica funcionan mediante una bola con un orificio en la sección central. El fluido que atraviesa una válvula de bola cerámica fluye a través del orificio de la bola. Las válvulas de bola cerámica pueden accionarse manualmente o mediante un actuador. Las válvulas de bola de cerámica son de varios tipos que incluyen válvulas de bola de cerámica de puerto en V, válvulas de bola de cerámica de dos piezas, válvula de bola de cerámica de tres piezas y válvulas de bola de cerámica de tres vías. Las aplicaciones de las válvulas de bola de cerámica incluyen industrias químicas, producción de fertilizantes, drenaje y suministro de agua, alimentos y bebidas, productos farmacéuticos, entre otros. Las ventajas de las válvulas de bola de cerámica son su durabilidad, versatilidad y rapidez de funcionamiento, bajo par de accionamiento, resistencia a la abrasión y la corrosión, ausencia de fugas y posibilidad de reparación.