Válvula de globo de tres vías

Una válvula de globo de tres vías es una configuración especial de una válvula de globo de doble asiento. Este tipo de válvula tiene dos tipos básicos: un tipo de válvula de globo de tres vías se utiliza para mezclar y combinar dos corrientes de fluido que fluyen a un puerto de salida común. El otro tipo se utiliza para aplicaciones de desvío, tomando una corriente común y dividiéndola en dos puertos de salida. Una aplicación representativa de la mezcla es la combinación de dos líquidos diferentes para crear un producto de salida específico. Por otro lado, una válvula de desviación de globo de tres vías se puede utilizar para cambiar una corriente de fluido de un recipiente a otro recipiente. La válvula de desviación también se utiliza en el control de la temperatura en un intercambiador de calor. Al controlar la temperatura, la válvula de globo de tres vías dirige una parte del flujo de fluido a través del intercambiador y el resto del flujo de fluido pasa por alto el intercambiador. La división respectiva del fluido proporciona el equilibrio térmico necesario para controlar la temperatura. En una válvula de globo de tres vías, las fuerzas que actúan sobre el doble asiento no se equilibran de forma similar a la válvula de doble asiento de dos vías. Esto se debe a que la válvula de globo de tres vías tiene diferentes niveles de presión en cada canal de flujo. Además, la válvula de globo de tres vías tiene una fuerza dinámica diferente que actúa sobre cada cabeza de obturador. Por ello, una válvula de paso recto de tres vías no debe utilizarse donde haya una gran caída de presión. 

Figura: Válvula de globo de tres vías

 

Componentes de una válvula de globo de tres vías 

Actuador 

El actuador es la fuente de energía para cerrar o abrir la válvula. En una válvula de globo de tres vías se pueden utilizar varios tipos de actuadores: manuales, neumáticos, hidráulicos y eléctricos. 

Capó 

El capó es el componente de un válvula de globo que conecta el cuerpo de la válvula para mejorar el cierre hermético sin fugas. El bonete utilizado en una válvula de globo de tres vías puede ser atornillado (utiliza pernos y tuercas) o roscado (utiliza tornillos). Cada uno de los dos tipos de bonete tiene sus ventajas, por ejemplo, el bonete atornillado ofrece un cierre estanco a la presión. El bonete atornillado es mejor para las válvulas de globo de tres vías que trabajan a muy alta presión. 

Empaquetadura 

La empaquetadura de la válvula de globo de tres vías es una junta que se utiliza para mejorar el sellado hermético entre el bonete y el vástago de la válvula. Se utiliza para evitar fugas de fluidos del prensaestopas y los vástagos. Tiene prensaestopas que se aprietan para garantizar que no haya fugas. La empaquetadura de la válvula de globo de tres vías puede estar hecha de diferentes materiales, como elastómeros, PTFE y materiales fibrosos, entre otros. La empaquetadura de la válvula de tres vías debe fabricarse de forma que contribuya a reducir el riesgo de daños en el vástago y, en consecuencia, la fuga de fluidos. 

Anillo de asiento 

Es el componente de una válvula de globo de tres vías que sella el espacio entre el vástago y el obturador y el bonete. El anillo de asiento se enrosca o aprieta en la válvula. El asiento/anillo de asiento proporciona una superficie de cierre reemplazable y estable. 

Vástago 

El vástago conecta el accionamiento al disco para ayudar a transmitir la fuerza que controla el caudal a través de la válvula. El vástago de una válvula de globo de tres vías se utiliza para posicionar el disco correctamente y proporcionar el movimiento necesario en el obturador para cerrar o abrir la válvula. El vástago es uno de los componentes principales de una válvula de globo de tres vías, ya que conecta los componentes internos de la válvula y el accionamiento. Para evitar fugas de fluido, el vástago de la válvula está provisto de una empaquetadura a su alrededor. La empaquetadura que rodea el vástago debe sustituirse según las recomendaciones del fabricante de la válvula de globo de tres vías. El vástago está fabricado con materiales resistentes, como el acero, para ayudarle a soportar la alta presión y las tensiones de la válvula durante su funcionamiento.

Enchufe 

El obturador es otro componente muy importante de una válvula de globo de tres vías. También se conoce como disco. El obturador se asienta sobre el asiento cuando la válvula está cerrada, bloqueando el paso del fluido. Cuando el obturador se asienta sobre el asiento de la válvula, permite el paso del fluido. 

 Cuerpo de la válvula

El cuerpo de la válvula de globo de tres vías es el componente que mantiene unidos todos los demás componentes. El cuerpo de la válvula aloja todos los componentes internos de la válvula para permitir el control del fluido. El cuerpo de la válvula tiene los tres puertos necesarios en una válvula de globo de tres vías.

Figura: Componentes de una válvula de globo de tres vías

 

Principio de funcionamiento de una válvula de globo de tres vías 

El funcionamiento de una válvula de globo de tres vías depende sobre todo del uso que se le dé. Estas válvulas se utilizan principalmente para mezclar o desviar el flujo de fluido. Por lo tanto, el principio de funcionamiento de una válvula de globo de tres vías dependerá de su uso, como se explica a continuación.

Válvula de globo de tres vías para aplicaciones de mezcla 

Cuando se utiliza una válvula de globo de tres vías para una aplicación de mezcla, el fluido procedente de los puertos de entrada A y B se mezcla en el cuerpo de la válvula. Una vez mezclado, el fluido se transmite a través del puerto de salida AB. La mezcla de los dos fluidos a diferentes presiones y temperaturas ayuda a mejorar las propiedades requeridas y enviarlas para su uso indentado. 

Figura: Funcionamiento de una válvula de globo de tres vías para aplicación de mezcla.

 

Válvula de globo de tres vías utilizada para desviar el caudal 

Una válvula de globo de tres vías utilizada para desviar el flujo tiene AB como puerto de entrada mientras que A y B son los puertos de salida. Cuando el vástago y el obturador están a 100% hacia arriba, el puerto A queda bloqueado. Esto permite el flujo de fluido de AB a B solamente. Cuando el husillo y el obturador están a 100% hacia abajo, el flujo de fluido a través de B se bloquea. Por lo tanto, el flujo sólo se produce de AB a A. 

Figura: Funcionamiento de una válvula de globo de tres vías utilizada para una aplicación de desviación.

 

Las válvulas de globo de tres vías también pueden utilizarse como válvulas de derivación en aplicaciones de válvulas de bucle primario y secundario. 

 

Tipos de válvula de globo de tres vías 

Existen dos tipos de válvulas de globo de tres vías en función de la aplicación, es decir, válvulas de globo de tres vías de desviación y de mezcla. 

Válvulas de globo de tres vías desviadoras 

Son válvulas de globo de tres vías que se utilizan para desviar el flujo de fluido. Estas válvulas tienen dos orificios de salida y uno de entrada. El movimiento del vástago de la válvula desplaza dos obturadores. En función de la geometría de los obturadores y del asiento, el caudal de fluido entrante se distribuye en dos conductos de salida. Estas válvulas tienen un vástago común que se utiliza para accionar dos obturadores para dos salidas. Las válvulas de globo de tres vías desviadoras se utilizan en varias aplicaciones, como las grandes unidades de tratamiento de aire para refrigeración o calefacción. Estas válvulas también se utilizan en sistemas hidrónicos de caudal variable. Las válvulas de globo de tres vías desviadoras deben montarse con el vástago vertical por encima del cuerpo de la válvula para aumentar su vida útil. Los fabricantes de válvulas de globo de tres vías fabrican estas válvulas utilizando materiales resistentes en diferentes componentes de la válvula, como el cuerpo de la válvula, el vástago y los obturadores. Estos materiales resistentes están pensados para ayudar a la válvula a superar la alta presión que emana de la alta presión del fluido. Entre estos materiales resistentes se encuentran el acero inoxidable y el latón. Estos materiales también se utilizan para proteger la válvula de medios corrosivos y abrasivos que pueden dañarla fácilmente. 

Válvulas mezcladoras de globo de tres vías 

Una válvula de globo de tres vías mezcladora es una válvula utilizada para aplicaciones de mezcla. Esta válvula se utiliza cuando se desea mezclar dos fluidos de diferente presión y temperatura u otras características, pero se termina con un fluido que tiene las mismas propiedades a la salida de la válvula. Estas válvulas pueden funcionar con varios actuadores, como actuadores neumáticos, eléctricos, manuales o hidráulicos. Estas válvulas son de acoplamiento directo y tienen un bonete universal. Estas válvulas están fabricadas con materiales resistentes como el acero inoxidable. El material resistente ayuda a superar la presión y la temperatura del flujo de fluido. Una combinación de alta presión y temperatura puede debilitar fácilmente la válvula, por lo que los fabricantes de válvulas de globo de tres vías siempre utilizan materiales resistentes. 

 

Características de una válvula de globo de tres vías 

• Emplean un diseño de entrada superior que facilita la inspección y el mantenimiento. 
• Puede trabajar con distintos tipos de actuadores según las preferencias del cliente. 
• Disponen de un trim equilibrado que permite elevados caudales de fluido a la vez que reduce el tamaño del actuador. 
• Excelente capacidad de regulación del caudal de fluido. 
• Puede mezclar diferentes fluidos en un solo componente fluido.
• Estas válvulas pueden desviar el flujo de una dirección a otra. 
• Restringir el flujo de fluidos. 

 

¿Qué debe tener en cuenta al elegir/comprar una válvula de globo de tres vías? 

Presión nominal 

Las distintas válvulas de globo de tres vías están diseñadas para soportar diferentes niveles de presión. Comprender los requisitos de presión de trabajo en la tubería ayudará a determinar la válvula que puede soportar dichas presiones. Una válvula que trabaje a una presión superior a su resistencia puede provocar fugas y dañarse. 

Temperatura de funcionamiento

Los fabricantes de válvulas de globo de tres vías las fabrican para distintos niveles de temperatura de funcionamiento. Algunos materiales, como el PTFE, pueden soportar temperaturas bajas, mientras que otros, como el acero inoxidable, pueden soportar temperaturas elevadas, como 400 °C. ^oC. Por ello, conocer la temperatura de trabajo del fluido ayudará a seleccionar la válvula adecuada para cada tarea. Utilizar una válvula para una temperatura incorrecta puede dañarla fácilmente incluso durante el primer día de uso.

Materiales utilizados para fabricar la válvula 

Las válvulas de globo de tres vías funcionan con distintos fluidos y materiales que tienen propiedades diferentes. La naturaleza del material utilizado para fabricar los componentes internos de la válvula determinará con qué fluidos puede trabajar la válvula. Por lo tanto, conozca la naturaleza del fluido con el que va a trabajar para ayudarle a seleccionar la válvula de globo de tres vías más adecuada para esa tarea. Algunos fluidos son corrosivos, por lo que necesitan materiales resistentes a la corrosión como el PTFE. 

Coeficiente de caudal 

Conocer el coeficiente de caudal del fluido es importante, ya que ayudará a determinar la válvula de globo de tres vías ideal que puede optimizar el proceso de caudal. 

Tipo de actuador 

El actuador es el componente que proporciona la energía necesaria para accionar la válvula. Los actuadores disponibles que pueden utilizarse en una válvula de globo de tres vías son el actuador manual (se acciona a mano mediante un volante), el actuador neumático (se acciona mediante aire comprimido para ayudar a accionar el mecanismo de cierre y apertura de la válvula), el actuador eléctrico (utiliza electricidad para controlar la válvula) y el actuador hidráulico (utiliza fluido hidráulico como aceite o agua para cerrar o abrir la válvula). Algunos actuadores son más baratos y cómodos de usar que otros. El tipo de actuador depende de las preferencias del cliente en cuanto a facilidad y rapidez de uso. 

 

Aplicaciones de la válvula de globo de tres vías 

• Se utiliza en la separación del aire. 
• Se utilizan en el procesamiento del gas natural. 
• Licuefacción de gas natural licuado. 
• Tratamiento de la madera. 
• Tratamiento del agua. 
• Elaboración y producción de alimentos. 
• Mejorar el flujo constante en los intercambiadores de calor. 
• Mejorar el suministro de agua y la temperatura constantes en una unidad de refrigeración-condensación de un intercambiador de calor. 

 

Ventajas de una válvula de globo de tres vías 

• Fácil de inspeccionar y mantener.
• En las válvulas de globo de tres vías pueden utilizarse distintos actuadores. 
• Estas válvulas tienen un buen rango de control de caudal. 
• Excelente capacidad de presión. 
• Trabaja en una amplia gama de temperaturas. 
• Estas válvulas son resistentes a la corrosión.

 

Desventajas de una válvula de globo de tres vías

• Caro en comparación con otras válvulas como válvula de compuerta. 
• Peso elevado. 
• Tienen una caída de alta presión. 

 

Localización de averías en válvulas de globo de tres vías 

Fuga de la empaquetadura del vástago 

• Brida de empaquetadura suelta. Fijar la brida de la empaquetadura. 
• El vástago está dañado. Desmonte la válvula de globo de tres vías e inspecciónela visualmente. Verifique si las piezas del obturador están dañadas y sustitúyalas si es necesario. 
• El vástago no está dañado. Sustituya las juntas tóricas y los anillos de empaquetadura de la brida del prensaestopas teniendo en cuenta todos los procedimientos de seguridad recomendados por el fabricante. 

Fuga interna excesiva cuando la válvula de globo de tres vías está cerrada.

• Compruebe que la presión de aire en la válvula es la recomendada por el fabricante de la válvula de globo de tres vías. 
• Cuando la válvula está en posición cerrada. Compruebe si la escala de presión de salida del posicionador es idéntica a la presión recomendada. 
• Ajuste la carrera de la válvula para que cierre bien y vuelva a montar la abrazadera. 

Fugas por el capó 

• El capó no está bien apretado. Apriete el capó.
• Desmonte la válvula de globo de tres vías y compruebe la junta del bonete. 

El actuador del volante no puede girar con flexibilidad o el disco no puede cerrarse o abrirse

• La empaquetadura está demasiado apretada. Afloje las tuercas de la empaquetadura. 
• Glándula torcida. Rectificar la glándula. 
• Tuerca del vástago dañada o presencia de suciedad. Compruebe las roscas del tornillo de la tuerca del vástago. Limpie la suciedad. 
• El vástago está doblado. Sustituya o rectifique el vástago. 
• Roscas desgastadas en la tuerca del vástago. Sustituya la tuerca del vástago. 

 

Resumen 

Las válvulas de globo de tres vías son válvulas de globo que tienen tres puertos. Estas válvulas se utilizan para desviar o mezclar fluidos. Cuando se utiliza para mezclar fluidos, la válvula emplea dos puertos de entrada y uno de salida. Cuando se utiliza para desviar fluidos, la válvula emplea una entrada y dos salidas. Las válvulas de globo de tres vías son válvulas de globo que tienen el asiento en la parte inferior del cuerpo de la válvula. Estas válvulas tienen el tercer orificio situado normal a los otros dos orificios. Las válvulas de globo de tres vías son de dos tipos: desviadoras y mezcladoras. 

Las válvulas de globo de tres vías se utilizan en diferentes aplicaciones, como el control del procesamiento de agua, petróleo y gas, en aplicaciones de refrigeración y calefacción como intercambiadores de calor, separación de aire y procesamiento de alimentos, entre otras. Las válvulas de globo de tres vías tienen características comunes como el diseño de entrada superior, la compatibilidad con diferentes actuadores, tienen un amplio rango de control y la capacidad de desviar y mezclar fluidos. Antes de comprar o seleccionar una válvula de globo de tres vías, debe tener en cuenta ciertos factores, como la presión nominal, la temperatura de funcionamiento, el coeficiente de caudal, el tipo de actuador, la compatibilidad del medio y los materiales de la válvula. Entre las ventajas de las válvulas de globo de tres vías se incluyen la facilidad de inspección y mantenimiento, la buena capacidad de presión, la resistencia a la corrosión y una amplia gama de niveles de temperatura.