Tipos de válvulas con obturador rotativo
Válvula de disco excéntrico: también llamada CamFlex (figura V20) consiste en un obturador de superficie segmentada esférica que se auto alinea durante el movimiento de giro excéntrico, proporcionando un cierre estanco y unas bajas fuerzas dinámicas del fluido. Esto permite utilizar un servomotor de par reducido. Por otra parte, la tapa de extensión permite la operación para un margen amplio de temperaturas.
Figura V20. Válvula de disco excéntrico y obturador excéntrico
La válvula puede tener un cierre estanco mediante aros de teflón dispuestos en el asiento y se caracteriza por su gran capacidad de caudal, Las válvulas de disco excéntrico se emplean para el control de grandes caudales de fluidos a baja presión, comparable a las válvulas de mariposa y a las válvulas de bola.
Válvula de obturador cilíndrico excéntrico: esta válvula (figura V21) tiene un obturador excéntrico que asienta contra el cuerpo cilíndrico. El cierre hermético se consigue con un revestimiento de goma o de teflón en la cara del cuerpo donde asienta el obturador. Estas válvulas son de bajo coste y es adecuada para fluidos corrosivos o conteniendo sólidos en suspensión.
Figura V21. Válvula de obturador excéntrico
Válvula de mariposa: esta válvula (figura V22) su cuerpo está formado por un anillo cilíndrico dentro del cual gira transversalmente un disco circular. La válvula puede cerrar herméticamente mediante un anillo de goma encastrado en el cuerpo.
Figura V22. Válvula de mariposa.
Un servomotor exterior acciona el eje de giro y ejerce su par máximo cuando la válvula está casi cerrada (en control todo-nada se consideran 90° y en control continuo 60°, a partir de la posición de cierre, ya que la última parte del giro es bastante inestable), siempre que la presión diferencial permanezca constante. En la selección de la válvula es importante considerar las presiones diferenciales correspondientes a las posiciones de completa apertura y de cierre; se necesita una fuerza grande del actuador para accionar la válvula en caso de una caída de presión elevada. Las válvulas de mariposa se emplean para el control de grandes caudales de fluidos a baja presión.
Válvula de bola: en estas válvulas, el cuerpo tiene una cavidad interna esférica que alberga un obturador en forma de esfera o de bola (de ahí su nombre). La bola tiene un corte adecuado que fija la curva característica de la válvula, y se gira transversalmente accionada por un servomotor exterior. El cierre estanco se logra con un aro de teflón incorporado al cuerpo contra el cual asienta la bola cuando la válvula está cerrada. En posición de apertura total, la válvula equivale aproximadamente al 75% del tamaño de la tubería. La válvula de bola se emplea principalmente en el control de caudal de fluidos negros, o bien en fluidos con gran porcentaje de sólidos en suspensión.
El tipo más común de las válvulas de bolas es la válvula de bola segmentada, llamada así por la forma de segmento esférico del obturador, como se muestra en la figura V23.
Figura V23. Válvula de bola
Válvula de macho: Es una válvula de bola típica (figura V24) que consiste en un macho u obturador de forma cilíndrica o troncocónica con un orificio transversal igual al diámetro interior de la tubería. El macho ajusta en el cuerpo de la válvula y tiene un movimiento de giro de 90. Se utiliza generalmente en el control manual todo-nada de líquidos o gases y en regulación de caudal.
Figura V24. Válvula de macho
Válvula de orificio ajustable: En la válvula de orificio ajustable (figura V25) el obturador consiste en una camisa de forma cilíndrica que está perforada con dos orificios, uno de entrada y otro de salida, que gira mediante una palanca exterior accionada manualmente o por medio de un servomotor. El giro del obturador tapa parcial o totalmente las entradas y salidas de la válvula, controlando así el caudal. La válvula incorpora, además, una tajadera cilíndrica que puede deslizar dentro de la camisa gracias a un macho roscado de accionamiento exterior. Así, la tajadera puede fijarse manualmente en una posición determinada para limitar el caudal máximo.
La válvula es adecuada en los casos en que es necesario ajustar manualmente el caudal máximo del fluido, cuando el caudal puede variar entre límites amplios de forma intermitente o continua y cuando no se requiere un cierre estanco. Se utiliza para combustibles gaseosos o líquidos, vapor, aire comprimido y líquidos en general.
Figura V25. Válvula de orificio ajustable.
Válvula de flujo axial: este tipo de válvulas (figura V26) consiste en un diafragma accionado neumáticamente que mueve un pistón, el cual, a su vez comprime un fluido hidráulico contra un obturador formado por un material elastómero. De este modo, el obturador se expansiona para cerrar el flujo anular del fluido. Este tipo de válvulas se emplea para gases y es especialmente silencioso. Otra variedad de la válvula de flujo axial es la válvula de manguito, que se acciona por compresión exterior del manguito a través de un fluido auxiliar a una presión superior a la del propio fluido. Se utiliza también para gases.
Figura V26. Válvula de flujo axial
Válvula antiretorno (válvula check): las válvulas anti retorno, también llamadas válvulas de retención, válvulas uniflujo o válvulas check, tienen por objetivo cerrar por completo el paso de un fluido en circulación -bien sea gaseoso o líquido- en un sentido y dejar paso libre en el contrario. Tiene la ventaja de un recorrido mínimo del disco u obturador a la posición de apertura total, en la figura V27 se muestra el símbolo de las válvulas antirretorno.
Figura V27. Esquemas de la válvula antirretorno
Se utilizan cuando se pretende mantener a presión una tubería en servicio y poner en descarga la alimentación. El flujo del fluido que se dirige desde el orificio de entrada hacia el de utilización tiene el paso libre, mientras que en el sentido opuesto se encuentra bloqueado. También se las suele llamar válvulas unidireccionales.
Las válvulas anti retorno son ampliamente utilizadas en tuberías conectadas a sistemas de bombeo para evitar golpes de ariete, principalmente en la línea de descarga de la bomba, hay varios tipos de válvula de retención.
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Válvula de clapeta oscilante: una clapeta oscilante funciona como obturador y cierra el paso, por gravedad, cuando el fluido circula en dirección no deseada (ver figura 27A). Funcionan por gravedad, por lo que deben colocarse en una posición determinada.
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Válvula de muelle: Su funcionamiento depende de un muelle instalado a cierta presión, el cual sostiene un obturador sobre un anillo de cierre (ver figura 27B); la presión del agua vence la resistencia del muelle dejando pasar el fluido, pero el muelle cierra el paso cuando el fluido circula en sentido contrario.
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Válvula de pistón: un émbolo, terminado en un obturador se apoya sobre el anillo de cierre; está alojado en un pistón cilíndrico de modo que el fluido, al pasar en la dirección correcta, levanta el émbolo, pero al cambiar de dirección, el émbolo se asienta sobre el anillo; la forma del apoyo del émbolo ayuda a que la presión del agua en retroceso apriete el obturador sobre el anillo de cierre.
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Válvula de retención de bola: es un tipo especial para terminales de bombas de extracción de pozos, una bola se asienta sobre el anillo de cierre; cuando la bomba extrae agua del depósito o pozo, la bola se levanta y se dispone en un alojamiento lateral para no estorbar el paso del fluido, cuando la bomba se detiene, la bola retorna por gravedad a su posición de cierre para evitar que la tubería se vacie.
Figura 27. Válvula antirretorno a) clapeta, b) muelle