Tipos de válvulas con obturador de movimiento lineal
Válvula de globo: Llamada así por disponer de un obturador en forma de globo, se caracteriza porque el flujo de entrada o salida es perpendicular al eje del obturador; las mismas pueden ser de simple asiento, doble asiento y de obturador equilibrado.
Este tipo de válvula puede observarse en la figura V12.
Figura V12. Operación de la válvula de globo
Las válvulas de simple asiento se cierran en contra de la presión del proceso, precisan de un actuador de mayor tamaño. Por lo tanto, se emplean cuando la presión diferencial del fluido es baja y se precisa que las fugas a través de la válvula con el obturador en posición de cierre sean mínimas. El cierre estanco se logra con asientos provistos de una arandela de teflón o de otros materiales blandos.
En las válvulas de doble asiento o de simple asiento con obturador equilibrado, la fuerza de desequilibrio desarrollada por el fluido a través del obturador es menor que en la válvula de simple asiento. Esto es debido a que, en la válvula de doble asiento, el fluido actúa en sentidos contrarios sobre los obturadores y en la válvula con obturador equilibrado lo hace por encima y por debajo del único obturador. Por este motivo se emplean en válvulas de gran tamaño o bien cuando deba trabajarse con una alta presión diferencial. En posición de cierre, las fugas a través de la válvula son mayores que en una válvula se simple asiento, debido a que es mecánicamente imposible que el doble obturador asiente perfectamente sobre los dos asientos.
Válvula en ángulo: esta válvula descrita en la figura V13 presenta un flujo de salida perpendicular al flujo de entrada con un recorrido menos curvilíneo que en la válvula de globo, por lo que permite obtener un flujo de caudal regular sin excesivas turbulencias y es, además, adecuada para sustituir a una válvula de globo cuando el fluido circula con sólidos en suspensión o a excesiva velocidad provocada por una alta presión diferencial de trabajo.
Figura V13. Válvula de ángulo de asiento sencillo
El diseño de la válvula es idóneo para el control de fluidos que vaporizan, es decir para los fluidos que dentro del estrechamiento existente en las partes internas (entre el obturador y el asiento) y debido a una alta presión diferencial, han aumentado su velocidad y se encuentran a una presión inferior al punto de vaporización. En estas condiciones, el fluido está en estado líquido a la entrada y salida de la válvula y en estado de vapor/liquido dentro de la misma. De este modo, las burbujas de vapor formadas implosionan (pasando a liquido) y pueden provocar daños mecánicos graves al chocar contra las partes internas o contra el cuerpo de la válvula.
Válvula de tres vías: estas válvulas mostradas en la figura 14 se emplean generalmente para mezclar fluidos (válvulas mezcladoras) o bien para derivar, de un flujo de entrada, dos salidas (válvulas diversoras).
Las válvulas de tres vías intervienen típicamente en el control de temperatura de intercambiadores de calor, facilitando un control muy rápido de la temperatura, gracias a que el fluido de calefacción puede derivar a través de la válvula, sin pasar por el intercambiador.
Figura V14. Válvulas de tres vías.
Válvula de jaula: la válvula de jaula (figura 15) recibe esta denominación por la forma de jaula que tiene, viene con los orificios dispuestos en una jaula fija en cuyo interior desliza el obturador, en cuyo caso se denomina válvula de jaula fija o bien con orificios en el obturador, en cuyo caso se denomina válvula de jaula móvil.
Figura V18. Válvulas en Y
La válvula se caracteriza porque el cuerpo puede revestirse fácilmente de goma o de plástico para trabajar con fluidos agresivos. Tiene la desventaja de que el servomotor de accionamiento debe ser muy potente. Se utiliza principalmente en procesos químicos difíciles, en particular en el manejo de fluidos negros o agresivos o bien en el control de fluidos conteniendo sólidos en suspensión.
Válvula de manguito: funciona mediante el pinzamiento de dos o más elementos flexibles (figura 19), por ejemplo un tubo de goma.
Figura V15. Válvula de jaula
La válvula de jaula fija pueden tener los orificios mecanizados de tal modo que la relación carrera-caudal, obtenida al moverse el obturador, proporciona las características de caudal deseadas. Por otra parte, permiten un fácil desmontaje del obturador y favorecen la estabilidad de funcionamiento al incorporar orificios que permiten eliminar prácticamente el desequilibrio de fuerza producido por la presión diferencial del fluido. Por este motivo, este tipo de obturador equilibrado, se emplea en válvulas de gran tamaño o bien cuando deba trabajarse con una alta presión diferencial.
Como el obturador está contenido dentro de la jaula, la válvula es muy resistente a vibraciones y al desgaste. Por otro lado, el obturador puede disponer de aros grafitados que asientan contra la jaula y permiten lograr cierre estanco. Sin embargo, no es la válvula adecuada cuando el fluido es pegajoso, viscoso o contiene sólidos en suspensión, ya que entonces el fluido tiene a colocarse entre el obturador y la jaula puede dar lugar a obstrucciones y agarrotamiento.
Válvula de compuerta: denominada también válvula de tajadera (figura V16), efectúa su cierre con un disco vertical plano, o de forma especial, y que se mueve verticalmente al flujo del fluido.
Figura V16. Válvula de compuerta
Por su disposición es adecuada generalmente para control todo-nada, ya que en posiciones intermedias tiende a bloquearse. Tiene la ventaja de presentar muy poca resistencia al flujo de fluido cuando está en la posición de apertura total y por lo tanto, se caracteriza por una baja caída de presión.
Válvula en Y: tiene el asiento y el obturador inclinados 45° respecto al flujo del fluido (figura V17).
Figura 17. Válvulas en Y
Si el cuerpo está instalado en horizontal, es difícil desmontar las partes inclinadas 45° con relación a la horizontal. Es adecuada como válvula de cierre y de control. Como válvula todo-nada se caracteriza por su baja perdida de carga y como válvula de control presenta una gran capacidad de caudal. Posee una característica de auto drenaje cuando esta inclinada con un cierto ángulo. Se emplea usualmente en instalaciones criogénicas.
Válvula Saunders: también llamada válvula de diafragma (figura V18) el obturador es una membrana flexible que a través de un vástago unido a un servomotor, es forzada contra un resalte del cuerpo que actúa de asiento, cerrando así el paso del fluido.
Figura V19. Válvula de manguito mecánico.
Igual que las válvulas Saunders o de diafragmas, se caracteriza porque proporciona un óptimo control de posición de cierre parcial y se aplica, fundamentalmente, en el manejo de fluidos negros corrosivos, viscosos o conteniendo partículas sólidas en suspensión.