#364 – ¿Qué Es una Válvula de Globo y Cuándo Se Usa?

Las válvulas de globo funcionan con un volante y modulan el flujo de agua. Pero también causan una mayor pérdida de presión.

Elegir la válvula correcta es importante, ya que los diferentes tipos tienen diferentes características y usos. Algunos de ellos solo tienen dos estados: abierto o cerrado. Otros permiten que el flujo de fluido y la presión se modulen. Las válvulas distintas también causan diferentes cantidades de pérdida de presión. Dependiendo de la situación, se necesitan características específicas.

Uno de los tipos más comunes de válvulas es la válvula de globo. En este artículo, explicamos cómo funcionan las válvulas de globo, incluidas sus ventajas y desventajas. Luego, observamos las diferentes formas de las válvulas de globo y las comparamos con otros tipos de dispositivos, como válvulas de compuerta y válvulas de bola.

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¿Qué es una válvula de globo, y cómo funciona?

Para decidir si una válvula de globo es adecuada para su aplicación, considere sus tres características principales. En primer lugar, son válvulas de movimiento lateral, lo que significa que se abren o cierran en función del movimiento hacia arriba y hacia abajo de un vástago. En segundo lugar, permiten, detienen o aceleran el flujo de fluido. Algunas válvulas solo tienen estados abiertos y cerrados, pero las válvulas de globo pueden acelerar el flujo sin detenerlo por completo. En tercer lugar, causan pérdidas de cabezal significativas en comparación con otras válvulas, una compensación para los servicios de regulación.

Cómo funcionan las válvulas de globo

Desde el exterior, las válvulas de globo tienen tres partes, un volante, un capó y un cuerpo. El capó alberga un vástago, y cuando se gira el volante, el vástago se atornilla hacia arriba y hacia abajo en el capó. El extremo del vástago tiene un pequeño componente llamado disco o tapón, que puede ser metálico o no metálico y puede venir en diferentes formas, dependiendo de la necesidad.

El cuerpo en forma de globo para el que se llama la válvula alberga un asiento. El asiento es un armazón de metal que divide el cuerpo en dos cámaras y tiene un orificio para permitir el paso de líquido. Cuando la válvula está abierta, el fluido fluye hacia arriba a través de la abertura del asiento. Para cerrarlo, el vástago se atornilla hasta que el disco bloquea la apertura del asiento.

Una de las principales ventajas de las válvulas de globo es su capacidad para acelerar o modular el flujo. Además de estar cerrados o abiertos, también pueden estar parcialmente abiertos. Esto le permite ajustar el flujo sin parar.

La principal desventaja de las válvulas de globo es la pérdida de cabezal comparativamente significativa que crean. La pérdida de carga, también llamada pérdida de presión, se refiere a la cantidad de resistencia que encuentra un líquido a medida que fluye a través de tuberías. Cuanta más resistencia, más presión se pierde. La gravedad, la fricción (del fluido contra las paredes de la tubería) y la turbulencia causan esta pérdida. Las válvulas y los accesorios causan pérdida de presión principalmente a través de turbulencias.

Las válvulas de globo fuerzan el fluido a cambiar de dirección a medida que pasa, creando pérdidas y turbulencias. La cantidad exacta de pérdida depende de factores como la velocidad del fluido y el factor de fricción. Sin embargo, aún es posible revisar las pérdidas de presión de diferentes válvulas utilizando una métrica llamada coeficiente L/D.

El coeficiente L/D de una válvula nos permite compararlo con una sección recta de tubería con el mismo factor de fricción. L y D representan longitud y diámetro, respectivamente. Una válvula con L/D = 5 crea la misma pérdida de fricción (todo lo demás es igual) que una sección de tubería con una relación longitud-diámetro de 5. Cuanto mayor es la L / D de un componente, mayor es la pérdida de carga que crea.

Una válvula de globo estándar tiene un L/D = 340, en comparación con un L/D=30 para un codo de tubería de 90 grados.

Formas de válvula de globo

Las válvulas de globo vienen en tres formas: patrón en t / patrón en z, patrón en y y patrón de ángulo. Cada forma detiene o acelera el flujo de fluido de la misma manera, pero la trayectoria del flujo, y por lo tanto la pérdida de cabeza, difiere.

La mayoría de las válvulas de globo tienen forma de t o en forma de z. Se llaman «patrón en t» para el perfil de la válvula: la entrada y salida de estas válvulas están en línea recta. «En forma de Z» es posiblemente más descriptivo, sin embargo, porque se refiere a la trayectoria del agua a medida que fluye a través de la válvula en lugar de la forma externa del dispositivo. En la válvula de globo estándar en forma de z, el agua cambia de dirección dos veces en un patrón que se asemeja a la letra Z. Como se mencionó, las válvulas estándar en forma de Z causan la pérdida de cabeza más significativa, con un L/D=340.

Las válvulas de globo de patrón Y son modificaciones de las válvulas de patrón z. La entrada y la salida siguen en línea recta, pero el capó y el vástago se colocan en ángulo con el cuerpo (en lugar de perpendicular), formando un perfil en forma de y. Esto proporciona un camino más recto para el agua que la forma de z, reduciendo la pérdida de cabeza. Para válvulas de globo de patrón y, L/D = 55.

La entrada y salida de las válvulas angulares están orientadas a 90 grados entre sí, y estos dispositivos sirven tanto como codos como válvulas. Debido a que solo hacen que el fluido cambie de dirección una vez, crean menos pérdida de cabezal que las válvulas en forma de z, con L/D=150.

Cuándo usar válvulas de globo

Las válvulas de globo son ideales cuando necesita modular el flujo, pero no tiene que preocuparse por la cantidad de pérdida de presión. Algunas aplicaciones incluyen:

• Sistemas de agua de refrigeración
• Sistemas de aceite combustible
• Sistemas de alimentación de agua y productos químicos
• Sistemas de aceite lubricante de turbina
• Aplicaciones de desagüe y recorte en rociadores contra incendios u otros sistemas de protección contra incendios a base de agua

Las válvulas de globo no son la mejor opción para el control aplicaciones de válvulas en sistemas de rociadores contra incendios, donde la presión es muy alta. En cambio, las válvulas de mariposa se usan comúnmente.

válvula de Globo vs válvula de compuerta

Hay varias alternativas a la válvula de globo, y comprender las diferentes opciones puede ayudarlo a elegir la válvula adecuada para el trabajo. Dos alternativas principales a la válvula de globo son la válvula de compuerta y la válvula de bola. En primer lugar, consideremos las diferencias entre las válvulas de globo y de compuerta.

Las válvulas de compuerta, como las válvulas de globo, son válvulas de movimiento lineal. Se abren y cierran girando un volante que atornilla un vástago dentro y fuera del capó. Cuando una válvula de compuerta está cerrada, una obstrucción es empujada hacia abajo por el vástago perpendicular a la trayectoria del fluido.

A diferencia de las válvulas de globo, las válvulas de compuerta no requieren fluido para cambiar de dirección, la trayectoria de flujo es recta. Como tales, las válvulas de compuerta causan muy poca pérdida de cabezal (L/D=8). Sin embargo, no aceleran tan bien como las válvulas de globo: el caudal de fluido en una válvula de compuerta no es proporcional a la apertura de la válvula en cualquier momento.

Válvula de globo vs válvula de bola

A diferencia de las válvulas de globo y las válvulas de compuerta, las válvulas de bola son válvulas de movimiento rotativo. Esto significa que las válvulas de bola se abren y cierran cuando el obstáculo gira en lugar de abrirse y cerrarse con el movimiento lateral de una obstrucción. Específicamente, un componente en forma de bola con un orificio a través de él gira en su carcasa, deteniendo el fluido o dejándolo pasar.

En lugar de girar un volante, una válvula de bola generalmente se abre o cierra con un mango de llave. Solo se necesita un cuarto de vuelta (90 grados) para abrirlo o cerrarlo, mucho más rápido que girar un volante varias veces. El cierre rápido en realidad puede ser un problema debido al golpe de ariete. Cuando el fluido que fluye a través de una tubería se detiene repentinamente, su impulso no tiene a dónde ir porque el agua no es compresible. El golpe de ariete ocurre cuando una onda de presión se propaga de vuelta a través de la tubería, lo que puede causar daños.

Dado que las válvulas de bola no fuerzan al agua a cambiar de dirección, crean muy poca pérdida de carga (L/D=3). Al igual que con las válvulas de compuerta, esta baja pérdida de presión viene con la compensación de poca capacidad de regulación. Las válvulas de bola están abiertas o cerradas, con poco espacio intermedio.

Las válvulas de globo ajustan el flujo, pero tenga cuidado con la aplicación de presión

Al construir un sistema de tuberías, es importante elegir los componentes adecuados para el trabajo, lo que es especialmente cierto con las válvulas. Debido a que las válvulas de globo obligan al agua a cambiar de dirección incluso cuando está completamente abierta, crean pérdidas de presión comparativamente grandes. Sin embargo, una de las principales ventajas de las válvulas de globo es su capacidad para modular el flujo de agua. Pueden estar abiertas, parcialmente abiertas o cerradas.

Las válvulas de compuerta y las válvulas de bola, dos alternativas a las válvulas de globo, causan pérdidas de presión mínimas. Sin embargo, no proporcionan servicios de regulación como válvulas de globo. Para aplicaciones donde la presión es muy alta, las válvulas de compuerta o de bola son mejores opciones que las válvulas de globo.

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