Válvula de tapón frente a válvula de bola: Principales diferencias y aplicaciones

Las válvulas de los sistemas de tuberías controlan y dirigen el flujo de fluidos. Dos de los tipos de válvulas de control más utilizados son las válvulas de macho y las válvulas de bola. Aunque su finalidad es similar, existen algunas diferencias clave en su funcionamiento, diseño y aplicaciones, entre otras. En este artículo compararemos las válvulas de macho y las de bola. válvulas de bola para que pueda determinar cuál es la mejor opción en función de sus necesidades.

Cómo regulan el caudal las válvulas de macho y las válvulas de bola

Tanto las válvulas de macho como las de bola funcionan con un giro de 90 grados para abrirse o cerrarse. Esto las convierte en "válvulas de cuarto de vuelta". Su función principal es el control rápido del caudal y la estanqueidad, no la estrangulación ni la regulación del caudal.

Diseño y funcionamiento de las válvulas de macho

Una válvula de obturador utiliza un obturador cónico o cilíndrico con un paso perforado para controlar el caudal. Cuando está abierto, el paso se alinea con los orificios de entrada y salida del cuerpo de la válvula, permitiendo un caudal sin restricciones. Cuando está cerrado, el obturador gira 90 grados, bloqueando los orificios con la parte sólida del obturador para detener el flujo.

Las válvulas de macho pueden ser lubricadas o no lubricadas:

• Lubricado: Disponen de una cámara de aceite para lubricar el movimiento de la bujía. Esto reduce la fricción y el desgaste. Se utilizan en aplicaciones de mayor presión y temperatura.
• No lubricado: Confíe en un revestimiento de manguito en lugar de aceite. Normalmente para aplicaciones de baja presión en las que la contaminación del lubricante es un problema.

Diseño y funcionamiento de válvulas de bola

Las válvulas de bola también utilizan un disco perforado (una bola) para regular el caudal, pero su funcionamiento es ligeramente distinto. La bola esférica tiene un orificio en el centro y gira 90 grados dentro del cuerpo de la válvula para alinear o bloquear los puertos de entrada y salida.

Las válvulas de bola tienen diversas configuraciones en función de factores como el tamaño del orificio, el tipo de cuerpo, el montaje de la bola y el número de puertos. Las variedades más comunes son:

• Puerto lleno: Bola sobredimensionada para que el paso del caudal coincida con el diámetro de la tubería.
• Puerto reducido: Bola y paso de caudal más pequeños.
• Bola flotante: La bola flota entre la entrada y la salida.
• Muñón: La bola se fija en un punto de giro.

Diferencias clave entre válvulas de macho y válvulas de bola

Ahora que ya conoce su funcionamiento básico, veamos algunas diferencias clave entre las válvulas de macho y las de bola en cuanto a rendimiento, diseño, coste, mantenimiento y aplicaciones.

Capacidad de sellado

Las válvulas de macho suelen sellar mejor que las de bola. La mayor superficie del obturador permite un cierre más hermético, pero requiere un par de apriete mayor para funcionar. Las válvulas de bola lo compensan mediante materiales y juntas de inyección.

Facilidad de uso

Las válvulas de bola son más fáciles de manejar. Sus bolas son más ligeras que las de las válvulas de macho y no necesitan tanto par para girar y sellar. Esto permite una apertura y cierre más suaves.

Durabilidad y longevidad

Las válvulas de bola suelen durar más. El elevado desgaste por torsión de las válvulas de macho reduce su vida media. Las válvulas de bola también tienen menos contacto con los fluidos gracias a los asientos y juntas de protección.

Tamaño y escalabilidad

Las válvulas de bola vienen en una gama más amplia de tamaños, siendo más fácil fabricar válvulas de bola de gran tamaño que válvulas de macho grandes. Es habitual encontrar válvulas de bola de más de 24 pulgadas, mientras que las válvulas de macho grandes son raras.

Personalización

Las válvulas de bola permiten más personalización, como añadir puertos Sloven, configuraciones multipuerto y revestimientos o materiales de bola especiales. Las complejas válvulas de macho personalizadas no son realmente una opción.

Costo

Las válvulas de macho suelen ser más baratas que las de bola. Sus cuerpos sencillos de una sola pieza reducen la complejidad de fabricación en comparación con algunos tipos de válvulas de bola.

Válvula de bola Vs. Aplicaciones de las válvulas de macho

Veamos dónde se utilizan mejor las válvulas de macho y de bola en función de sus características:

Dónde utilizar las válvulas de macho

Fluidos corrosivos - Pueden equiparse con revestimientos de manguitos protectores para resistir a los productos químicos. El cierre hermético también evita daños por filtración.

Mayores exigencias de estanquidad - La gran superficie de sellado las hace idóneas para aplicaciones que requieren un cierre hermético a las burbujas. Por ejemplo, las tuberías de gas natural.

Medios abrasivos - Puede cortar eficazmente el flujo incontrolado de abrasivos como lodos. Los contornos suaves evitan las acumulaciones.

Encendido y apagado frecuentes - Los ciclos repetidos no afectan a la estanquidad tan rápidamente como las válvulas de bola, gracias al cuerpo más sencillo de una sola pieza y a la ausencia de mecanismos de inyección de bola.

Aplicaciones rentables - Su precio asequible las hace atractivas para aplicaciones comerciales en las que las presiones y temperaturas extremas no son un factor importante.

Dónde utilizar las válvulas de bola

Extremos de presión superior e inferior - Disponibles en clasificaciones de hasta 4500 psi y diseños de asiento asistido por presión para un sellado eficaz a altas y bajas presiones. Pueden soportar temperaturas criogénicas o líneas de vapor sobrecalentado.

Estrangulamiento frecuente - La forma esférica de los orificios de las válvulas de bola provoca menos daños en el cableado por los cambios de velocidad en comparación con las válvulas de macho durante la estrangulación.

Mayor capacidad de caudal - Las válvulas de bola de paso total se adaptan al diámetro de la tubería para evitar estrangulamientos. Esto les permite manejar caudales más elevados que las válvulas de macho del mismo tamaño.

Facil mantenimiento - Las válvulas de bola, como los modelos de tres piezas o de entrada superior, permiten realizar el mantenimiento sin desmontarlas de la tubería. Sus asientos reconstruibles simplifican el mantenimiento. Los tapones requieren la sustitución completa de la válvula.

Automatización - Su forma compacta, su funcionamiento ligero y la variedad de métodos de accionamiento hacen que las válvulas de bola sean perfectas para el control automático de encendido/apagado.

Cómo elegir entre válvulas de bola y válvulas de macho

Estos son algunos puntos clave que pueden ayudarle a tomar una decisión a la hora de elegir entre una válvula de macho o una válvula de bola:

• Sellado y regulación - Si el cierre hermético a las burbujas es fundamental, las válvulas de macho son la solución. Para aplicaciones de estrangulación, opte por válvulas de bola.
• Frecuencia de funcionamiento - Las válvulas de macho se encargan de los ciclos más frecuentes. Utilice válvulas de bola para tareas de conexión/desconexión más sencillas.
• Condiciones de funcionamiento - Seleccione válvulas de macho lubricadas para altas temperaturas. Opte por válvulas de bola para presiones extremadamente altas y bajas.
• Propiedades de los fluidos - Las válvulas de macho son adecuadas para fluidos corrosivos, polimerizantes o cargados de sólidos. Las válvulas de bola sirven para servicios limpios.
• Factores de mantenimiento - Las válvulas de tapón permiten sustituir rápidamente las juntas. Las válvulas de bola simplifican la limpieza del filtro en línea.
• Presupuesto - Las válvulas de macho ganan en rentabilidad. Gaste más por adelantado en válvulas de bola mejor construidas para ahorrar a largo plazo.

Una evaluación cuidadosa del fluido, los parámetros de presión, las necesidades de control de caudal, las expectativas de longevidad y el presupuesto de su aplicación le permitirán seleccionar la válvula de bola óptima. Y consultar a un ingeniero de aplicaciones nunca está de más.

Espero que esta comparación entre válvula de macho y válvula de bola le haya proporcionado los detalles necesarios para determinar qué tipo de válvula se adapta mejor a sus necesidades específicas. Tanto las válvulas de macho como las de bola desempeñan funciones vitales en una amplia gama de usos industriales, y sus ventajas y desventajas relativas entran en juego en función de la situación. Si tiene alguna otra pregunta sobre válvulas, hágamelo saber en los comentarios.