¿Qué es una válvula?
Una válvula es un tipo de accesorio que permite la regulación, el control y la dirección de los fluidos que pasan a través de una tubería. Las válvulas se usan comúnmente para dirigir el flujo, cerrar el acceso al agua, prevenir el reflujo y ajustar la presión del agua dentro de un sistema. Las válvulas permiten a los propietarios aislar secciones de fontanería para repararlas o cerrar una línea de agua cuando brota una fuga. También se utilizan ampliamente en la mayoría de las aplicaciones comerciales e industriales. Los centros de tratamiento de aguas residuales, los fabricantes de productos farmacéuticos, las plantas químicas y la producción de automóviles dependen de válvulas para el control y la dirección de fluidos y gases.
Aunque las válvulas son un tipo de conexión , generalmente se las analiza como su propia categoría única e independiente. Cada válvula funciona de manera única y viene en una amplia gama de estilos diseñados para satisfacer necesidades específicas de fontanería. Las válvulas están fabricadas con una amplia variedad de materiales, incluidos plástico, latón sin plomo, hierro fundido, acero inoxidable y tubería galvanizada. Esta guía está preparada para proporcionar información sobre cómo funcionan algunas de las válvulas más comunes y sus distintas ventajas y desventajas.
1. Válvula de bola
Las válvulas de bola controlan el flujo de agua mediante el uso de una bola giratoria ubicada en el centro de la válvula. Esta bola tiene un núcleo hueco en su centro que controla el flujo de agua. Cuando el núcleo hueco de la bola está paralelo a la entrada de agua, se permite que los fluidos fluyan a través de la válvula y salgan por las tuberías. Cuando el orificio se gira perpendicular a la tubería, el paso se bloquea y el agua no puede pasar a través de la válvula. La bola gira mediante una manija ubicada en la parte superior de la válvula. Darle al mango un cuarto de vuelta es suficiente para sellar el flujo de fluido. Cuando la manija está paralela a la válvula y la tubería, también lo es el núcleo hueco de la bola.
Las válvulas de bola son las válvulas de cierre más utilizadas. Populares por su velocidad, confiabilidad y durabilidad, las válvulas de bola se usan ampliamente en aplicaciones residenciales e industriales para abrir y cerrar el agua sin una caída de presión. La bola crea un sello hermético y poderoso dentro de la válvula, evitando que se escape el fluido. Debido a este sello hermético, también son comunes en aplicaciones químicas y de gas natural. Las válvulas de bola también son ideales para aplicaciones de emergencia en las que es necesario cortar el agua de forma rápida y sencilla.
En general, las válvulas de bola tienen la mayor longevidad de todas las válvulas de cierre y no son propensas a fugas o fallas prematuras. Sin embargo, las válvulas de bola solo deben usarse para abrir y cerrar el paso de fluido. No están diseñados para acelerar el flujo, ya que se corre el riesgo de dañar los asientos o la bola giratoria y potencialmente arruinar la válvula.
El diseño de las válvulas de bola les permite desviar o alterar el flujo de fluidos a través de múltiples puertos. Estas válvulas multipuerto pueden dirigir el agua a través de hasta cuatro canales de flujo diferentes. La mayoría de las válvulas de cierre solo están diseñadas para controlar la válvula en una sola dirección, lo que aumenta aún más la prevalencia y popularidad de las válvulas de bola.
Ventajas de las válvulas de bola:
- Simplicidad y versatilidad: las válvulas de bola requieren poco mantenimiento, tienen un diseño compacto y ofrecen sellos herméticos y confiables. Se pueden usar pequeñas válvulas de bola de plástico debajo del fregadero para instalar un sistema de filtración de agua residencial , mientras que las válvulas de bola de latón más grandes pueden dirigir el flujo de fontanería para todo el edificio. Su gama versátil de aplicaciones y simplicidad de operación las convierte en la opción de válvula más popular.
- Resistencia y eficiencia: las válvulas de bola pueden soportar altas presiones y caudales potentes sin sufrir daños. No necesitan lubricación ni mantenimiento como otras válvulas, y no deberían requerir piezas de repuesto si se usan correctamente y con los fluidos adecuados.
- Asequibilidad: las válvulas de bola son más baratas que muchas otras válvulas que tienen propósitos similares. Su precio económico se suma a su dominio en contextos de plomería residencial e industrial.
Desventajas de las válvulas de bola:
- No apto para estrangulamiento: una válvula de bola solo es eficaz para aislar el flujo de agua. Si se usa para estrangular líquidos o gases, el asiento de la válvula de bola se erosionará y la válvula fallará. Si su aplicación prevista necesita estrangular los fluidos, es más seguro invertir en una válvula diseñada para fines de estrangulamiento, como una válvula de globo o una válvula de aguja. Además, cerrar la válvula demasiado rápido puede provocar un golpe de ariete.
- Obstrucción: si un trozo de sedimento o partículas queda atrapado en el núcleo de la bola, puede reducir la presión y hacer que la válvula falle. Esto generalmente ocurre cuando la válvula se usa para fluidos para los que no fue diseñada, o cuando maneja agua con una gran cantidad de sedimentos. Instalar un filtro de sedimentos para eliminar la suciedad y los escombros es una forma inteligente de evitar este problema.
2. Válvula de compuerta
Una válvula de compuerta es otra válvula de cierre de uso popular. Las válvulas de compuerta están equipadas con una compuerta de metal en forma de cuña que se puede bajar para detener el flujo de agua y elevarse para permitir que el flujo continúe. Cuando la compuerta está completamente dentro de la válvula, se retrae por completo, lo que permite que el agua fluya sin ninguna reducción de presión. Las válvulas de compuerta están controladas por una perilla en forma de rueda en la parte superior de la válvula. Al girar la perilla, baja gradualmente la compuerta hacia la válvula. Uno de los beneficios de las válvulas de compuerta es esta restricción gradual del flujo, que previene el golpe de ariete. El golpe de ariete es el resultado de que el agua se ve obligada a cambiar de dirección o detenerse repentinamente, lo que provoca un ruido de golpes dentro de la tubería. Cuando el agua corriente se encuentra con una válvula de cierre abrupta, con frecuencia se producen golpes de ariete. Dado que la puerta se abre y se cierra gradualmente,
Al igual que las válvulas de bola, las válvulas de compuerta solo deben usarse para abrir o cerrar el flujo de fluidos. Usarlos para regular la presión dañará la compuerta y reducirá la eficiencia de la válvula con el tiempo. Las válvulas de compuerta se utilizan mejor en líneas rectas de flujo, con restricciones y desviaciones mínimas, como líneas de suministro de agua más grandes.
En general, las válvulas de compuerta tienden a encontrarse en sistemas de fontanería más antiguos. Las válvulas de bola generalmente se consideran opciones superiores, ya que las válvulas de compuerta se erosionan con el tiempo y son más propensas a la corrosión y fallas. Sus perillas de volante también pueden presentar un problema, ya que puede ser difícil ajustar la válvula de compuerta en espacios reducidos y cerrados. Las válvulas de compuerta durarán más si se usan con poca frecuencia. Para aplicaciones en las que es necesario abrir y cerrar el flujo de fluidos con regularidad, una válvula de bola es una opción mucho más sólida.
Ventajas de las válvulas de compuerta:
- Baja resistencia: el diseño de una válvula de compuerta es simple, lo que permite que el agua pase directamente. Dado que la compuerta se retrae completamente en el cuerpo de la válvula, el flujo de los fluidos no se ve impedido de ninguna manera por el diseño de la válvula.
- Evita el golpe de ariete: dado que las válvulas de compuerta se abren y cierran lentamente, se permite que la presión del agua se modifique a medida que se restringe o libera el flujo. Esto evita el sonido de golpe de ariete y protege sus tuberías.
Desventajas de las válvulas de compuerta:
- Desgaste: las válvulas de compuerta son propensas a dañarse. El asiento de la válvula puede rayarse, debilitando el sello de la válvula. Si se usa para estrangular fluidos, la compuerta se desgastará y la eficiencia de la válvula se reducirá significativamente.
- Funcionamiento lento: subir y bajar manualmente la puerta requiere mucho tiempo. Donde las válvulas de bola operan con el giro rápido de una manija, las válvulas de compuerta deben operarse manualmente para abrir y cerrar. Especialmente en situaciones de emergencia, este tiempo adicional puede resultar costoso.
3. Válvula de globo
Las válvulas de globo se utilizan para abrir, cerrar y regular el flujo de fluidos. A diferencia de las válvulas de bola y las válvulas de compuerta, las válvulas de globo están diseñadas para modular y estrangular el flujo de agua. La válvula esférica del cuerpo (de ahí el nombre «globo») alberga un asiento de anillo estacionario. Cuando se gira la perilla del volante, un dispositivo giratorio en forma de disco se libera del asiento del anillo y gira hacia arriba, abriendo un pasaje en forma de Z y permitiendo que el agua fluya de una cámara a otra. La manija se puede abrir por completo, sellar para cerrar o abrir parcialmente para permitir un flujo estrangulado y una presión de agua reducida. En esta capacidad, funcionan de manera similar a un grifo de cocina o una manguera exterior.
Las válvulas de globo se pueden usar para aislamiento, como una válvula de bola o una válvula de compuerta. Sin embargo, las válvulas de globo demuestran una mayor caída de presión que las válvulas de cierre tradicionales. El interior curvo en forma de Z de la válvula restringe el flujo más que los diseños de las válvulas de bola y las válvulas de compuerta, por lo que son mejores cuando se manejan fluidos o vapores a presiones más bajas. Pero, dado que las válvulas de globo se cierran y abren con relativa lentitud, se pueden utilizar para evitar el golpe de ariete. Tampoco son propensos a tener fugas al manipular presiones bajas.
Ventajas de una válvula de globo:
- Acelerador confiable: a diferencia de las válvulas de bola y las válvulas de compuerta, las válvulas de globo están diseñadas para acelerar los fluidos que pasan a través de ellas. En aplicaciones donde el flujo necesita una regulación constante, las válvulas de globo se utilizan ampliamente. Además de sus capacidades de estrangulamiento, las válvulas de globo se pueden utilizar para cierre y aislamiento.
Desventajas de una válvula de globo:
- Caída de presión alta: las válvulas de globo tienen caídas de presión más altas en comparación con otras válvulas. Esto se debe a que cuando los fluidos deben cambiar de dirección al pasar a través de una válvula de globo, se genera una mayor resistencia contra el flujo.
- Restricción de flujo: el diseño de curvatura único de la válvula de globo la hace efectiva para la capacidad de cierre y estrangulamiento, pero en consecuencia, el flujo se regulará incluso cuando la válvula esté completamente abierta.
4. Válvula de mariposa
Una válvula de mariposa es otra válvula de cierre que se usa comúnmente tanto para aislar como para regular el flujo de agua. En el centro de una válvula de mariposa hay un disco giratorio. Al igual que las válvulas de bola, este elemento móvil se controla mediante un cuarto de vuelta de una manija. Cuando se gira la manija, este disco se abre, permitiendo que el fluido pase a través de la tubería. Cuando el disco está cerrado, prohíbe el movimiento de cualquier fluido. Las válvulas de mariposa, junto con las válvulas de bola y las válvulas de tapón, pertenecen a la familia de válvulas de «movimiento giratorio». Esto se debe a que controlan el flujo mediante la utilización de un mecanismo giratorio que inicia el cierre del flujo.
Una válvula de mariposa se puede abrir gradualmente para estrangular los fluidos, aunque es menos eficaz en esta tarea en comparación con las válvulas de globo. Algunas válvulas de mariposa están diseñadas para bloquearse en su lugar con el disco solo parcialmente abierto para preservar la posición de aceleración, pero no se recomienda utilizar una válvula de mariposa para acelerar el fluido durante períodos de tiempo prolongados. La exposición constante al agua corriente erosionará el elemento del disco y debilitará el sello hermético.
Las válvulas de mariposa se pueden encontrar en la plomería doméstica, pero se encuentran más comúnmente en la fotanería industrial. Son livianos y compactos, ocupan un espacio mínimo y son fáciles de operar manualmente. Esto los convierte en candidatos ideales para controlar grandes volúmenes de agua y gas. Muchas plantas de tratamiento de agua municipales utilizan válvulas de mariposa en sus líneas de suministro, al igual que muchas plantas que procesan aguas residuales, aguas residuales y lodos.
Cuando se abre una válvula de mariposa, es inevitable una caída de presión. El agua se ve obligada a fluir alrededor del disco giratorio cuando está en la posición de encendido. Siempre hay una obstrucción presente en la tubería cuando la válvula está abierta, lo que impone algunas limitaciones sobre dónde se pueden usar las válvulas de mariposa. Sin embargo, dado que el disco pivota sobre un eje, son más fáciles de abrir y cerrar manualmente contra la presión del agua que otras válvulas.
Ventajas de una válvula de mariposa:
- Facilidad de operación: las válvulas de mariposa ocupan mucho menos espacio que la mayoría de las válvulas, especialmente las válvulas diseñadas para uso industrial. Su diseño sencillo es compacto, se instala fácilmente y funciona sin problemas. Su conveniencia y simplicidad los convierten en opciones industriales populares.
- Bajo costo: las válvulas de mariposa son generalmente mucho más baratas que otras válvulas que tienen funciones similares (como válvulas de compuerta). Las válvulas de mariposa son más fáciles de fabricar y requieren menos material de construcción, lo que las convierte en algunas de las válvulas más rentables del mercado.
Desventajas de una válvula de mariposa:
- Caída de presión: el diseño de las válvulas de mariposa limita su rango de aplicación. La caída de presión es inevitable porque el disco central siempre permanece en la línea de flujo de la válvula. Para modificar la diferencia de presión, es posible que sea necesario instalar una válvula de derivación para desviar parte del flujo y preservar la presión del agua.
5. Válvula de aguja
Las válvulas de aguja permiten un control preciso del flujo de agua mediante la subida y bajada de un eje cónico roscado. La punta afilada de este eje se sella perfectamente dentro de un asiento de válvula en la parte inferior de la válvula. Las válvulas de aguja están controladas por un vástago giratorio. A medida que se gira el vástago, el vástago gira lentamente fuera de su asiento de válvula y el agua se deja pasar gradualmente a través del paso estrecho dentro de la válvula. Las válvulas de aguja se utilizan para aislar, regular y estrangular líquidos y gases.
Las válvulas de aguja ofrecen un control de flujo con precisión a diferencia de cualquier otra válvula. Con cada giro del vástago, solo hay un aumento mínimo en el flujo. Esto permite al operador un control exacto sobre el flujo del fluido o gas. Las válvulas de aguja se encuentran comúnmente en aplicaciones donde el flujo debe ajustarse con mucho cuidado, ya sea para proteger el equipo o para medir cuidadosamente el flujo. Las válvulas de aguja son ideales para aplicaciones en las que el fluido debe cerrarse gradualmente o se desea un caudal muy bajo. A pesar del pequeño tamaño de la entrada de agua y del eje interno, las válvulas de aguja son capaces de soportar presiones muy altas.
Las válvulas de aguja se encuentran muy comúnmente en los carburadores de motores de automóviles. Si el combustible no se controla con cuidado, el motor se puede ahogar y se destruirá. Por el contrario, una falta de combustible hará que el motor trabaje en exceso con una eficiencia reducida. Con el tiempo, esto también destruirá un motor. Una válvula de aguja permite una regulación precisa del combustible que ingresa al carburador. Las válvulas de aguja también se utilizan comúnmente para medir el consumo de agua o gas. Dado que la válvula permanece tan finamente ajustada, la entrega de fluido o gas es constante y, por lo tanto, se mide fácilmente.
Ventajas de una válvula de aguja:
- Precisión absoluta: la fama de la válvula de aguja es su control extraordinariamente preciso sobre las tasas de flujo. Ninguna otra válvula está diseñada para controlar tan minuciosamente la cantidad de fluido que se deja pasar a través de la válvula. Cuando se requiere precisión y un control meticuloso del caudal, una válvula de aguja es una opción obvia.
- Eficiencia y adaptabilidad: una válvula de aguja puede adaptarse a casi cualquier aplicación de bajo flujo y proporcionarle exactamente el caudal deseado. Dado que controlan el flujo con tanta precisión, pueden evitar la generación de residuos. Esta versatilidad y eficiencia hace que las válvulas de aguja sean populares en una amplia gama de industrias, desde biocombustibles y productos farmacéuticos hasta tratamiento de aguas residuales y procesamiento de alimentos.
Desventajas de una válvula de aguja:
- Flujo bajo: el paso para fluidos y gas dentro de la válvula de aguja es muy limitado, que puede reducirse aún más dependiendo de la posición de la aguja reguladora de flujo interna. Por diseño, las válvulas de aguja solo se pueden utilizar en aplicaciones de flujo bajo.
- Sin señales visuales: puede ser difícil evaluar visualmente hasta qué punto una válvula de aguja está abierta o cerrada. Dado que cada giro del vástago eleva el eje interno de forma incremental, simplemente mirar la válvula no ofrece ninguna luz sobre qué tan abierta está la válvula. Al igual que con todo lo relacionado con una válvula de aguja, la precisión cuidadosa es primordial.
6. Válvula de retención
Una válvula de retención asegura que el agua solo pueda fluir en una dirección. Las válvulas de retención son una forma de prevención de reflujo . Evitan que el agua contaminada y las aguas residuales de las líneas de drenaje fluyan hacia las tuberías y contaminen el agua limpia. Las válvulas de retención regulan el flujo de agua exclusivamente en una sola dirección. Independientemente de cualquier caída de presión o inversión de flujo, las válvulas de retención garantizan que el agua solo tenga acceso a una dirección de flujo singular.
El reflujo es a menudo el resultado de cambios en la presión del agua. En terminología de plomería, el punto donde las aguas residuales podrían potencialmente contaminar el agua potable se conoce como conexión cruzada. Las conexiones cruzadas necesitan un accesorio de protección, como una válvula de retención, instalado para evitar que esta alteración de la presión obligue a las aguas residuales a regresar a los grifos, lavaplatos, líneas principales de agua o bombas.
Las válvulas de retención se encuentran en muchos hogares. Si posee una bomba de sumidero , es probable que tenga una válvula de retención instalada en la línea de descarga para evitar que el agua de la inundación que sale del sótano vuelva a ingresar a su casa. También se encuentran a menudo en bombas de pozo eléctricas, lo que garantiza que incluso en el caso de un corte de energía, el agua no vuelva a caer en cascada hacia el pozo.
¿Cómo funcionan las válvulas de retención?
Las válvulas de retención funcionan mediante el uso de un disco de presión controlada que permite que el agua fluya desde una sola dirección. Cuando la presión del agua entrante se ejerce sobre el disco, el disco se abre y el agua fluye a través. Luego, el disco vuelve al sello. En caso de inversión de flujo, este sello bloquea el agua contaminada. A veces, estos discos se cargan por resorte, lo que agrega una mayor protección contra el reflujo. Independientemente de la presión, el agua no puede forzar la apertura del disco y volverá al drenaje.
Las válvulas de retención son una de las pocas válvulas que están completamente automatizadas y no requieren ninguna interacción manual para funcionar. No hay vástago o manija para girar para abrir el pasillo. No es necesario cerrarlos ni abrirlos para regular el flujo. En caso de un corte de energía, continuarán protegiendo las aguas residuales para que no ingresen a la línea principal de agua. También tienen un solo propósito. Las válvulas de retención dirigen exclusivamente el flujo de agua evitando el reflujo, no estrangulan ni regulan la presión. Tampoco evitan el golpe de ariete, aunque ofrecen cierta absorción de impactos cuando se colocan aguas abajo de una bomba.
Dado que los elementos móviles de las válvulas de retención siempre están en la línea del flujo de agua, es vital seleccionar una válvula que pueda manejar adecuadamente el flujo de agua. Idealmente, el disco siempre debe estabilizarse en la posición completamente abierta o bien cerrado. Cuando el disco de la válvula de retención se abre y se cierra, el desgaste se produce en la válvula y hará que la válvula se debilite y, en última instancia, requiera reemplazo.
Ventajas de una válvula de retención:
- Prevención de reflujo: las válvulas de retención son una excelente protección contra los desechos que vuelven a entrar en las líneas de agua y contaminan los suministros de agua potable. Las válvulas de retención aseguran que el flujo de agua permanezca en una sola dirección, sin sacrificar la presión de la línea. Al igual que las válvulas de aguja, el mayor atractivo es una válvula de retención, es la función para la que fue diseñada.
- Funcionamiento automático: las válvulas de retención no requieren asistencia manual para funcionar. Son completamente automáticos y no necesitan la ayuda de electricidad. Eso significa que si se corta la energía y se activa la bomba de sumidero de respaldo, la válvula de retención podrá evitar el reflujo sin ninguna participación física por su parte.
Desventajas de una válvula de retención:
- Requiere flujo constante: una válvula de retención no es efectiva con flujos irregulares o pulsantes. La apertura y el cierre constantes del disco golpearán los elementos móviles de la válvula, lo que reducirá la eficiencia y culminará con la falla de la válvula.
7. Válvula de tapón
Una válvula de tapón es una válvula cilíndrica que se puede utilizar para aislar o redireccionar el flujo. Dentro de la válvula de tapón hay un «tapón» en forma de cono. Similar a una válvula de bola, la válvula de tapón está perforada por el centro. Cuando la manija se gira un cuarto, el tapón gira para enfrentar el flujo de agua que se aproxima y permitir el paso. Cuando está cerrado, el centro hueco gira al ras de las paredes de la válvula y todo el flujo a través de la válvula se bloquea. Las válvulas de tapón también pueden poseer múltiples puertos y usarse para desviar el flujo a través de múltiples canales.
Las válvulas de tapón se utilizan como válvulas de cierre herméticas. No solo pueden manejar fluidos, sino que también actúan como válvulas de cierre para aplicaciones de aire y gas. Las válvulas de tapón son muy simples en su diseño y se pueden abrir con un simple giro de un cuarto de grado de una manija. Las válvulas de tapón son similares en operación a las válvulas de bola, y su diseño fue un precursor de la válvula de bola. Aunque ya no son tan comunes, las válvulas de tapón son un sustituto adecuado de una válvula de bola.
Las válvulas de tapón pueden ser de «puerto completo», lo que significa que pueden permitir el flujo total del fluido a través de la válvula, o pueden diseñarse con núcleos más pequeños. Esto proporcionará resistencia al flujo y permitirá restringir el flujo. Las válvulas de tapón tienden a tener puertos rectangulares, puertos de diamante o puertos redondos. Los puertos redondos y los puertos rectangulares se utilizan para un flujo sin obstáculos, mientras que los puertos de diamante se utilizan para restringir el flujo. Sin embargo, las válvulas de tapón nunca deben usarse para regular el flujo.
Ventajas de una válvula de tapón:
- Facilidad de mantenimiento: el mantenimiento de una válvula de tapón se puede realizar en el lugar de operación sin cerrar toda la línea. Las válvulas de bola, por otro lado, requieren una extracción completa para reemplazar o reparar piezas. La capacidad de realizar mantenimiento en línea aumenta la popularidad en entornos industriales a gran escala.
- Alta confiabilidad: una válvula de tapón es una válvula confiable, duradera y duradera. En comparación con las válvulas operadas por volante, como las válvulas de compuerta y las válvulas de globo, las válvulas de tapón ofrecen sellos herméticos con indicadores visuales claros de la posición de las válvulas. La diversidad de puertos también hace que la válvula sea una opción versátil.
Desventajas de una válvula de tapón:
- Caro: En términos generales, las válvulas de tapón son mucho más caras que las válvulas de bola. Suelen fabricarse con fines industriales y son de mayor escala. Para cualquier tamaño o clase, una válvula de tapón tenderá a ser más cara que una válvula de bola.
- Operación difícil: la alta fricción creada al girar la válvula de tapón hace que sea considerablemente más difícil abrir y cerrar que una válvula de bola.
