Válvula de tres vías

¿Qué es una válvula de tres vías? 

Una válvula de tres vías es una válvula que tiene tres puertos. Estas válvulas se utilizan habitualmente en distintas aplicaciones para mezclar o desviar fluidos. Cuando se utilizan para mezclar fluidos, dos corrientes de fluido se combinan para formar una corriente de salida. Cuando se utilizan para desviar fluidos, una corriente de fluido se separa en dos corrientes de salida. Una válvula de tres vías se controla según la forma del carrete. Estas válvulas se utilizan principalmente para cambiar la dirección del flujo de fluido. Las válvulas de tres vías son de dos tipos, es decir, de puerto en T y de puerto en L. La válvula de paso en L puede aumentar el caudal en un sentido u otro, así como cerrarlo por completo. Por otro lado, una válvula de paso en T puede realizar la misma tarea de flujo que la válvula de paso en L, pero no cierra el paso. Las válvulas de tres vías son muy comunes en el mercado, ya que controlan fácilmente las vías de flujo y el cierre del fluido en un solo cuerpo de válvula. Además, estas válvulas son rentables a la hora de dirigir el flujo y cerrar los fluidos. Las válvulas de tres vías se utilizan habitualmente para restringir completamente el flujo, mezclarlo y desviarlo. Las válvulas de tres vías se utilizan sobre todo en aplicaciones de alta presión, como el agua de alimentación de calderas utilizada en centrales eléctricas de vapor, el procesamiento de alimentos y la separación de petróleo y gas, entre otras. 

Figura: Válvula de tres vías.

¿Cómo funciona una válvula de tres vías? 

Dos tipos comunes de válvulas de tres vías son las de tipo L y las de tipo T. El tipo L de la válvula de tres vías también se conoce como válvula de tres vías desviadora. Esta válvula desvía el caudal de un puerto a otro girando la maneta (en el caso de la válvula manual) o utilizando un actuador giratorio a 90^o. Si se abren primero el orificio izquierdo y el inferior, un cuarto de vuelta de la válvula en el sentido contrario a las agujas del reloj hace que la válvula de tres vías desvíe el flujo de fluido hacia el orificio de salida. Cuando la maneta o el actuador se giran de nuevo para hacer 180^o giro, bloquea el flujo del fluido. Además, si se gira para hacer 270^o giro seguirá bloqueando el paso del fluido. Cuando la válvula completa 360^o vuelta vuelve a la posición original. Esto hace que el tipo L de la válvula de tres vías tenga dos puertos disponibles a la vez, así como tres opciones de caudal y dos de posición de cierre. El tipo T de la válvula de tres vías es el tipo mezclador. Esta válvula funciona para mezclar dos caudales procedentes de la entrada. El tipo T puede tener sus tres puertos abiertos a la vez. Esto ayuda a la válvula a separar el fluido en dos direcciones opuestas. El diseño de una válvula de tres vías de tipo T divide el flujo o hace que el fluido fluya en línea recta. 

Figura: Configuraciones de las válvulas de tres vías de tipo T y L.

Tipos de válvulas de tres vías 

Válvula de tres vías tipo L 

Se trata de una válvula de tres vías que se utiliza principalmente para mejorar el flujo de fluido desde un único puerto de entrada a cualquiera de los dos puertos de salida. Este tipo de válvula de tres vías ayuda a desviar el flujo de fluido, por lo que se conocen como válvulas de tres vías desviadoras. 

Figura: Configuraciones de válvulas de tres vías tipo L.  

Válvula de tres vías tipo T 

El tipo T de una válvula de tres vías se utiliza comúnmente para mezclar dos corrientes de fluido de la entrada en una corriente hacia el puerto de salida. Estas válvulas también están diseñadas de forma que puedan desviar el fluido, al igual que la válvula de tres vías tipo L. El diseño de la válvula de tres vías tipo T también puede tener flujo de mezcla, flujo de desviación y flujo de fluido directo dependiendo del movimiento permisible de la manija. 

Figura: Configuraciones de válvulas de tres vías de tipo T.

Válvula flotante de tres vías 

Es un tipo de válvula de tres vías que utiliza una bola flotante. La bola se mantiene en su posición mediante la compresión de dos asientos. La bola puede girar libremente dentro del cuerpo de la válvula. Una bola flotante válvula de bola de tres vías es capaz de permitir el cierre bidireccional. Sin embargo, cuando hay una presión elevada aguas arriba, es difícil accionar la válvula. 

Válvula de tres vías forjada 

Se trata de una válvula de tres vías fabricada mediante el proceso de forja. Los fabricantes de válvulas de tres vías forjadas utilizan materiales como aleaciones de acero para fabricar estas válvulas. El proceso de forja hace que la estructura del grano del material sea más refinada, lo que ayuda a aumentar la resistencia del material de la válvula. Estas válvulas tienen una resistencia muy alta, lo que las hace adecuadas para aplicaciones de alta temperatura y alta presión. Además, al utilizar el método de forja, estas válvulas son más resistentes a problemas comunes como la contracción, la porosidad y las grietas. 

Válvula de tres vías de fundición

Se trata de válvulas de tres vías fabricadas mediante el método de fundición. Este método emplea metal fundido para fabricar las válvulas. El metal fundido se vierte en un molde de distintos tamaños y formas. Se deja enfriar y solidificar el molde y, una vez enfriado, se fabrica la válvula. Este método de producción de válvulas de tres vías de fundición tiene la ventaja de fabricar válvulas de diseños, formas y tamaños complejos. Este método ayuda a fabricar válvulas con piezas críticas, como las válvulas de tres vías. 

Válvulas manuales de tres vías 

Son válvulas que funcionan manualmente mediante un volante o una palanca. La palanca mecánica o el volante ayudan a transmitir el par del operador de la válvula al vástago y, finalmente, al mecanismo de apertura y cierre de la válvula. 

Válvulas de tres vías accionadas 

Se trata de válvulas de tres vías que funcionan mediante un sistema mecánico que proporciona par para cerrar/abrir la válvula. La fuente de alimentación de estas válvulas puede ser neumática, hidráulica o eléctrica.

Componentes de las válvulas de tres vías

Cuerpo de la válvula 

Es el componente de una válvula de tres vías que se utiliza para alojar las piezas internas de la válvula, como el asiento, la bola y el disco, según el tipo de válvula. El cuerpo de la válvula contribuye a aumentar su resistencia. El flujo del medio se controla a través del cuerpo de la válvula. Las tuberías de una válvula de tres vías se conectan a la válvula a través del cuerpo de la válvula. El cuerpo de la válvula debe ser muy resistente para ayudar a contener la alta presión y temperatura asociadas con el flujo de fluido o medio. La resistencia del cuerpo de la válvula depende del material utilizado. Los materiales metálicos como el acero son conocidos por ser muy resistentes en comparación con otros materiales como el PFTE. El cuerpo de la válvula se fabrica mediante métodos de producción como la fundición o la forja, utilizando materiales como el acero inoxidable, el acero fundido y el acero aleado, entre otros. 

Capó 

El bonete es otro componente de una válvula de tres vías utilizado para retener la presión. El bonete está conectado al cuerpo para mejorar el cierre hermético de la válvula y evitar fugas de fluido. El bonete se monta en el cuerpo de la válvula mediante pernos o tornillos. El bonete atornillado se utiliza sobre todo cuando la válvula de tres vías va a trabajar a muy alta presión, mientras que el bonete atornillado se utiliza para proporcionar un cierre hermético que impida la fuga de fluidos. 

Vástago 

El vástago es el componente de una válvula de tres vías que se utiliza para transmitir energía al obturador, disco o bola de la válvula para abrir o cerrar la válvula para el control de fluidos. El vástago recibe la energía del actuador, volante o palanca de la válvula. En algunas válvulas de tres vías, como las de globo o compuerta, el vástago emplea un movimiento lineal para cerrar/abrir la válvula. En otras válvulas de tres vías, el vástago utiliza un movimiento rotativo, como en las válvulas de bola y de compuerta. Válvulas de 3 vías para abrir/cerrar la válvula. 

Asiento de válvula 

El asiento de la válvula es la pieza que ayuda a sellar el espacio entre el obturador/la bola y el vástago, dependiendo del tipo de válvula de tres vías. 

Recorte 

Embellecedor es un término que hace referencia a los componentes internos de una válvula de tres vías que entran en contacto con el fluido. Estas piezas de la válvula de tres vías incluyen el asiento, los prensaestopas, el disco, el casquillo, los espaciadores y la bola. Estos componentes son importantes en función del tipo de válvula de tres vías, ya que sin ellos la válvula no funcionaría. 

Actuador 

Un actuador es el componente de una válvula de tres vías que proporciona un mecanismo y energía para accionar la válvula. El actuador está conectado al vástago y al disco de la válvula. El actuador puede ser manual con volante, engranaje, palanca, cadena o estar accionado por un motor eléctrico, neumático o de fluido hidráulico.

Características de las válvulas de tres vías 

• Se cierran o abren sin fricción. 
• Emplea un diseño de entrada superior para facilitar la inspección y el mantenimiento. 
• Necesita un par de torsión bajo para funcionar con un mango pequeño. 
• Autolimpiable.
• Tienen un diseño de sellado en cuña. 
• Puede desviar el flujo de fluidos. 
• Mezclar fluidos a diferentes temperaturas y presiones en una corriente. 
• Embellecedor equilibrado capaz de mejorar el alto caudal de fluido. 
• Cierre el flujo de fluido. 

Selección/compra y dimensionamiento de válvulas de tres vías 

La selección de una válvula de tres vías depende de ciertos parámetros/factores que se comentan a continuación.

Fluido controlado 

Los distintos fluidos tienen propiedades químicas diferentes, como ser corrosivos, como los ácidos. Estos fluidos deben funcionar con una válvula de tres vías resistente a la corrosión. Si la válvula utilizada no resiste la corrosión, sus componentes internos que entran en contacto con el fluido pueden corroerse fácilmente y, en consecuencia, destruir la válvula. 

Presión máxima 

Esta es la presión más alta que se espera que experimente la válvula de tres vías. La presión es una consideración muy importante, ya que es uno de los parámetros que pueden dañar fácilmente una válvula y provocar fugas. Si la válvula utilizada no puede soportar la presión máxima, el cuerpo de la válvula puede resultar dañado. Además, un exceso de presión puede provocar fugas de fluido. Algunos fluidos son muy destructivos y la fuga de tales fluidos al medio ambiente puede llevar a la persecución de la organización que utiliza esa válvula. 

Temperatura máxima 

Es necesario conocer la temperatura de trabajo antes de comprar/seleccionar la válvula de tres vías. Una válvula de tres vías puede funcionar mejor si está fabricada con materiales que puedan soportar la temperatura de trabajo. Materiales como el PFTE tienen temperaturas bajas en comparación con materiales metálicos como el hierro fundido y el acero inoxidable. Por lo tanto, una válvula cuyas piezas internas estén fabricadas con materiales de baja temperatura, como el PFTE y otros plásticos o caucho, sólo debe utilizarse allí donde la temperatura máxima no vaya a fundir o dañar los materiales. Si la temperatura es elevada, provocará una distorsión térmica del material y, por tanto, daños en la válvula. 

Actuador 

El tipo de actuador afecta a la válvula de tres vías en diferentes dimensiones. Algunos actuadores son baratos, como el actuador neumático que utiliza aire comprimido. Otros actuadores como el volante manual son los más baratos ya que no tienen costes de funcionamiento como los actuadores eléctricos. El actuador eléctrico es barato de instalar pero sus costes de funcionamiento son altos. Algunos actuadores como los neumáticos, hidráulicos y eléctricos pueden ser automatizados o semi-automatizados para reducir el trabajo manual. 

Aplicaciones de las válvulas de tres vías 

• Tratamiento del agua. 
• Procesado de alimentos y bebidas. 
• Industrias farmacéuticas. 
• Procesamiento del gas natural. 
• Separación del aire. 
• Tratamiento del agua. 
• Se utiliza en calefacción, ventilación y aire acondicionado. 
• Tratamiento de la madera. 

Ventajas de las válvulas de tres vías 

• Baja resistencia a los fluidos. 
• Ligero, de diseño sencillo y poco voluminoso. 
• Sellado fiable. 
• Funcionamiento cómodo, ya que pueden cerrarse o abrirse rápidamente. 
• Cómodos para el mantenimiento gracias a su diseño sencillo. 
• Amplia gama de aplicaciones. 
• Resistente a la corrosión. 
• Amplia gama de temperaturas de funcionamiento. 
• Amplia gama de presiones de funcionamiento. 
• Trabajo en actuadores manuales, neumáticos, hidráulicos o eléctricos. 
• Rentables en relación con el trabajo que pueden realizar. 

Desventajas de las válvulas de tres vías 

• Suelen tener un peso elevado en relación con otras válvulas. 
• El coste de fabricación de las válvulas de tres vías suele ser más elevado que el de otras válvulas debido a su mecanismo de funcionamiento. 
• Caída de alta presión. 

Localización de averías en válvulas de tres vías 

Fuga de la válvula de tres vías 

• Asientos dañados. Sustituya los asientos. 
• Superficie de la bola dañada. Sustituya la bola. 
• Cierre incompleto de la válvula. Compruebe los ajustes y límites de cierre/apertura. 
• El capó está suelto. Apriete las tuercas o tornillos del capó. 

Movimiento irregular del balón 

• Suciedad entre los asientos y la bola. Enjuague el interior de la válvula varias veces para eliminar la suciedad. 

El par de la válvula es muy alto 

• Asiento dañado. Sustituya el asiento. 
• Temperatura o presión excesivas. Asegúrese de que las condiciones de trabajo son las recomendadas por el trío fabricante de válvulas. 
• Suciedad entre los asientos y la bola. Enjuague el interior de la válvula para eliminar la suciedad. 

Fugas en el tallo 

• Tuercas del vástago flojas. Apriete las tuercas del vástago.
• Juntas de vástago dañadas. Sustituir las juntas o sellar con grasa selladora. 
• Superficie de sellado dañada. Sustituya la superficie de sellado. 
• Daño mecánico en el vástago. Sustituya el vástago. 

Fuga en la junta del cuerpo

• Junta dañada. Sustituya las juntas. 
• Exceso de carga de la tubería. Compruebe la arquitectura de la tubería es recomendado por el fabricante de la válvula de tres vías. 
• Exceso de temperatura o presión. Compruebe que la temperatura/presión de trabajo es la recomendada por el fabricante de la válvula de tres vías. 

Ruido excesivo de la válvula de tres vías  

• Dimensionamiento incorrecto de la válvula. Asegúrese de que el tamaño de la válvula coincide con la tubería y la carga. 
• Apertura incompleta. Asegúrese de los ajustes y límites de apertura/cierre.

Resumen 

Las válvulas de tres vías son válvulas que tienen tres puertos. Estos puertos ayudan a las válvulas de tres vías a mejorar el caudal variable en el sistema de tuberías. Estas válvulas se utilizan para conectar/desconectar, desviar y mezclar fluidos en sistemas de tuberías. Cuando se utilizan como válvulas mezcladoras, estas válvulas combinan dos corrientes de fluido para formar una corriente de fluido. Cuando se utilizan como válvulas de desviación válvulas de tres vías, una corriente de fluido se separa en dos corrientes de fluido.

Existen varios tipos de válvulas de tres vías, pero los dos tipos principales son el puerto tipo L y el puerto tipo T. La válvula de tipo L se utiliza para desviar el fluido. Una válvula de tipo T se utiliza para mezclar y cerrar el flujo de fluido. Las válvulas de tres vías se utilizan en muchas aplicaciones, como el desvío de agua en el agua de alimentación en centrales eléctricas de vapor, farmacéuticas, separación de petróleo y gas, tratamiento de aguas, procesamiento de alimentos, entre otras. 

Las características comunes de las válvulas de tres vías son un diseño sencillo y ligero, autolimpieza y una amplia gama de temperaturas y presiones. Al seleccionar una válvula de tres vías, es importante tener en cuenta factores como la temperatura de funcionamiento, la naturaleza del fluido, la presión nominal y el tipo de actuador.