Las válvulas industriales son esenciales para regular, detener o desviar el flujo de fluidos en procesos industriales, permitiendo un control preciso y eficiente del sistema. Estos dispositivos regulan el flujo de gas a través de un conducto o tubería. Tal vez hayas escuchado de estos dispositivos con otro nombre: válvula de cierre, de interrupción, de bloqueo.
Tipos de Válvulas y su Funcionamiento
Válvulas de Globo
Las válvulas de globo son componentes esenciales en sistemas industriales y de procesamiento que requieren un control preciso del flujo de líquidos, vapores o gases. Operan mediante un mecanismo de elevación y descenso del obturador, controlado por un volante, volante de mano o actuador. Cuando se abre la válvula, el obturador se levanta para permitir el flujo del fluido, mientras que al cerrarse, el obturador desciende para bloquear el paso del fluido.
Válvulas de Bola
Las válvulas de bola consisten en un cuerpo de válvula con un orificio pasante y un obturador esférico en su interior. Este obturador, generalmente llamado bola, se mueve mediante un vástago o eje, que puede girar 90 grados para abrir o cerrar el flujo de fluido. Cuando la bola está en posición abierta, el flujo de líquido, gas o vapor es libre a través del orificio de la válvula.
Válvulas de Aguja
Las válvulas de aguja se requieren para una regulación precisa y un cierre hermético. Estas válvulas consisten en un cuerpo de válvula con un pasaje estrecho y un vástago cónico llamado aguja que se mueve dentro de este pasaje. Al girar el vástago, la aguja se desplaza hacia adelante o hacia atrás, permitiendo controlar el flujo de manera precisa.
Válvulas de Mariposa
El funcionamiento de una válvula de mariposa es bastante sencillo. Cuando la placa o disco está en posición cerrada, perpendicular al flujo, bloquea completamente el paso del fluido. Al girar el disco hasta una posición abierta, paralela al flujo, se permite que el fluido pase libremente.
Válvulas de Aislamiento
Las válvulas de aislamiento se clasifican en:
- Válvulas de aislamiento lineal: El movimiento del eje se realiza de forma vertical desde arriba hacia abajo para la acción de cierre y de abajo hacia arriba para la acción de apertura. Son accionados por volante Multi vuelta. Ideales para manejar fluidos compresibles como el vapor para que el cierre lento no provoque inconvenientes hidráulicos que pudiesen dañar la válvula y el sistema general.
- Válvulas de aislamiento giratorias o rotatorias: El movimiento del eje se realiza de forma rotatoria en 90º como carrera total. Se caracterizan por ser movimientos de cierre y apertura rápidos. Se utilizan para trasegar fluidos no compresibles en estado líquido y a presiones de ejercicio bajas.
Válvulas de Retención
Las válvulas de retención son dispositivos auto activados por el fluido que previenen la sobrepresión en recipientes presurizados, líneas y otros equipos generales. Los tipos más comunes son:
- Válvulas de retención de columpio: Tienen un disco que gira sobre un eje en una bisagra. El flujo en la dirección correcta levanta el disco, permitiendo el paso del fluido, mientras que el flujo en la dirección opuesta cierra la válvula.
- Válvulas de retención de bola: Incorporan una esfera que se mueve hacia arriba y hacia abajo en respuesta al flujo. El fluido en la dirección correcta levanta la bola, abriendo la válvula, y la gravedad o la presión cierran la válvula cuando el flujo se invierte.
- Válvulas de retención de disco duo: Utilizan un disco de doble puerta que se abre y se cierra en ambas direcciones del flujo.
- Válvulas de retención de pistón: Tienen un pistón que se mueve hacia arriba y hacia abajo en respuesta al flujo.
Válvulas de Seguridad
La operación de una válvula de seguridad se activa cuando la presión en un sistema alcanza un punto crítico preestablecido. En este momento, la válvula se abre automáticamente para liberar el exceso de presión y evitar que alcance niveles peligrosos.
Electroválvulas Neumáticas
Una electroválvula neumática es un dispositivo utilizado para controlar la dirección del flujo de aire comprimido en un sistema neumático. Las electroválvulas funcionan gracias a pulsos eléctricos. Cuando la corriente fluye a través de un componente llamado solenoide, se genera un campo magnético que permite mover el carrete o pistón. Un esquema de una electroválvula neumática esencialmente representa cómo los componentes internos interactúan para controlar el flujo de aire comprimido. El sensor electroválvula es la parte que se encarga de enviar la señal eléctrica al solenoide para controlar el flujo de aire.
Una electroválvula direccional 5/2 con conexión tipo Namur es un componente frecuentemente requerido en sistemas neumáticos industriales. Algunos de los repuestos más comunes en máquinas que funcionan con aire comprimido incluye válvulas solenoide, sellos, juntas, y sensores de electroválvulas.
Debido a que ofrecen un aporte único y muy importante en los sistemas industrializados, marcas como ASCO EMERSON en Chile se han encargado de producir diferentes tipos de válvulas de acción neumática para ofrecer al mercado. Entre ellos, destacan:
- Válvulas distribuidoras: Son aquellas que tienen como función cambiar el aire comprimido, regularlo y distribuirlo por medio de energía neumática hacia o desde los actuadores. La energía para accionarlas es mínima, por lo que el recorrido es corto.
- Válvulas antirretornos: Son aquellas que se encargan de mantener el aire en una sola dirección, evitando así el regreso en dirección contraria.
- Válvulas selectoras: Se emplean cuando se desea trabajar con un mismo fluido desde dos posiciones diferentes, razón por la cual tienen dos fuentes de entrada y una de salida. En otras palabras, las válvulas selectoras son ideales para hacer converger dos caudales de tuberías diferentes en una sola tubería, pero sin crear interferencias.
- Válvulas simultáneas: Se componen de dos entradas contrapuestas que garantizan que el aire pueda circular de forma correcta. Además, los caudales deben hacer contacto en el mismo instante para que la salida quede libre y se pueda garantizar la circulación del fluido.
- Válvulas de regulación de caudal: Se las llama también válvulas de acción neumática unidireccionales y cuentan con dos accesos que se pueden utilizar como entrada o salida. Generan un caudal constante que no requiere de una carga externa para su aparición.
- Válvulas temporizadoras: Se componen de un depósito acumulador que va en la salida y dos válvulas reguladoras, una de las cuales funciona como válvula antirretorno.
- Válvula neumática de dirección: Son las que se encargan de controlar y cambiar el flujo de aire hacia los demás dispositivos que forman parte del proceso, como los cilindros.
- Válvulas auxiliares: Son las llamadas válvulas de presión y válvulas de caudal. Las válvulas de presión sirven para aplacar o contener la presión cuando cierto fluido sobrepasa el límite que se la preestablecido. Las válvulas de caudal impiden la exageración del caudal reduciéndolo de manera inmediata a los límites inferiores que se le han preestablecido, sin considerar los cambios de presión que existan en la línea de producción.
Pasos para elegir una válvula neumática
- Número de vías: Nos referimos a los orificios que controla la válvula, sin contar el de pilotaje. El número de vías que debes seleccionar es de 2, 3, 4 o 5.
- Posiciones: Son las posiciones estables del elemento encargado de la distribución y pueden ser de 2, 3, 4 o más posiciones.
- Caudal: Es el volumen de aire que pasará por el sistema en cierta cantidad de tiempo.
Consideraciones Adicionales
Al seleccionar una válvula industrial, es crucial considerar factores como el tipo de fluido que se manejará, la temperatura y presión de operación, el tamaño de la tubería, el caudal requerido, la compatibilidad química con los materiales de la válvula, las condiciones ambientales y la fiabilidad del fabricante.
Mantenimiento de Válvulas Industriales
El mantenimiento preventivo de las válvulas industriales implica inspecciones regulares para detectar desgastes, fugas o deterioro, lubricación de partes móviles, ajuste de componentes, y limpieza de obstrucciones. Se realizan pruebas de funcionamiento para verificar la operación correcta y se reemplazan los sellos, empaques o partes dañadas según sea necesario.
Los desafíos comunes al usar válvulas industriales incluyen fugas, obstrucciones, corrosión y desgaste. Estos problemas pueden abordarse mediante un mantenimiento regular, selección adecuada de materiales para resistir la corrosión, instalación de filtros para prevenir obstrucciones, y monitoreo continuo de las condiciones operativas.
Beneficios de los Sistemas Neumáticos
- Mayor rapidez: Los sistemas neumáticos permiten una rápida transferencia de energía, lo que permite realizar tareas de manera más eficiente.
- Mayor seguridad: El uso de aire comprimido en lugar de energía eléctrica reduce el riesgo de choque eléctrico. La energía se transfiere a través de aire comprimido, por lo que la máquina no corre el riesgo de sobrecalentamiento.
- Mayor durabilidad: El uso de aire comprimido en lugar de electricidad significa menos partes en movimiento y menos desgaste.
- El sistema neumático industrial es una tecnología que permite ganar en velocidad, eficiencia, precisión y productividad.
Sistema Neumático Industrial
Su principal objetivo es crear movimiento que realice algún tipo de trabajo en un entorno industrial. La neumática es una de las tecnologías más utilizadas para automatizar procesos repetitivos. El sistema neumático industrial y sus componentes utiliza gas presurizado como forma de energía, es decir, aire comprimido para realizar una tarea específica. Sus aplicaciones más comunes son mover un producto de un lado a otro y presionar o sujetar piezas de un producto.
Algunos de los principales beneficios de usar este recurso es que el aire no es peligroso para los trabajadores al contrario que otros productos tóxicos. En el sistema neumático industrial, el compresor genera la energía necesaria para alimentar al sistema en forma de aire comprimido. Para ello, aspira aire ambiental y reduce su volumen aumentando así su presión.
Una vez se dispone de aire presurizado, éste debe estar limpio y seco. De no ser así, algunas partículas presentes en el aire podrían dañar las partes móviles del sistema. Dependiendo del proceso en cuestión, la calidad del aire comprimido requerida podrá variar. El aire comprimido viajará a través de un tubo lineal al siguiente componente llamado unidad de preparación de aire o FRL ( puedes leer aquí sobre el Filtro Regulador Lubricador). Primero pasa por el componente separador de líquidos que eliminará la humedad condensada del aire gracias a la fuerza centrífuga.
El sistema neumático industrial cuenta con una serie de vías internas que puede conectar el aire que llega al puerto de entrada con los puertos de trabajo. Dependiendo de la posición de los elementos móviles se ajusta la salida del aire comprimido por un puerto u otro.
Gracias a las nuevas tecnologías se puede construir sistemas que utilizan aire comprimido para la realización de tareas muy complejas, tales como robots y otros. En el sistema neumático industrial existe el actuador y la válvula de control direccional, que están conectados a través de mangueras neumáticas por las que se transporta el aire comprimido. Este aire se utiliza para generar movimientos mecánicos que dan lugar a un trabajo útil.
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