valvulas motorizads

1. Válvulas motorizadas
1) Objetivos
Objetivo General:
 Desarrollar una válvula que pueda controlar el paso o cierre de fluidos o gases por medio de
un actuador o motor del tipo eléctrico.
Objetivos Específicos:
 Explicar el funcionamiento de una válvula y una válvula motorizada de tipo bola de dos
vías, tres vías y mariposa.
 Dar a conocer los tipos de materiales requeridos de las válvulas motorizadas que se
implementaran así como también el costo.
 Explicar la factibilidad y aplicación de las válvulas motorizadas en la industria en general y en la
industria petrolera.
2) Información
¿Qué es una válvula?
Válvula es un instrumento de regulación y control de fluido. Una definición más completa describe
la válvula como un dispositivo mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación
(paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial
uno o más orificios o conductos.
Hay que diferenciar que existen válvulas que dejan pasar un fluido en un sentido y lo impiden en el
contrario (incluido el llamado fluido eléctrico), como suele suceder en el uso de válvulas industriales,1
campo en el que puede considerarse como instrumento básico.
Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular,
modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más
corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde unos milímetros hasta los 90 m o más de diámetro
(aunque en tamaños grandes suelen llamarse compuertas). Pueden trabajar con presiones que van
desde el vacío hasta más de 140 MPa (megapascales) y temperaturas desde las criogénicas hasta
1100 K (kelvin). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o
escurrimientos no tienen importancia.
La palabra flujo expresa el movimiento de un fluido. Para la cantidad total de fluido que pasa por
una sección determinada de un conducto por unidad de tiempo, en castellano se emplea la
palabra caudal.2
Llaves
Una confusión frecuente en el idioma consiste en mezclar la idea de válvula con la de llave. Una llave
de paso suele referirse a mecanismos que permiten abrir, cerrar o regular el flujo de un fluido, es
decir líquidos y gases con caudales relativamente reducidos (normalmente en instalaciones de
la edificación). Cuando se trata de fluidos con grandes caudales (agua o aire) estas llaves se
llaman compuertas hidráulicas.
Válvula de control.
La válvula automática de control generalmente constituye el último elemento en un lazo de control
instalado en la línea de proceso y se comporta como un orificio cuya sección de paso varia
continuamente con la finalidad de controlar un caudal en una forma determinada.
Partes de la válvula de control.
Las válvulas de control constan básicamente de dos partes que son: la parte motriz o actuador y el
cuerpo.

2. Actuador:
El actuador también llamado accionador o motor, puede ser neumático, eléctrico o hidráulico, pero los
más utilizados son los dos primeros, por ser las más sencillas y de rápida actuaciones.
Aproximadamente el 90% de las válvulas utilizadas en la industria son accionadas neumáticamente.
Los actuadores neumáticos constan básicamente de un diafragma, un vástago y un resorte tal como
se muestra en la figura (1-a.). Lo que se busca en un actuador de tipo neumático es que cada valor de
la presión recibida por la válvula corresponda una posición determinada del vástago. Teniendo en
cuenta que la gama usual de presión es de 3 a 15 lbs/pulg² en la mayoría de los actuadores se
selecciona el área del diafragma y la constante del resorte de tal manera que un cambio de presión
de 12 lbs/pulg², produzca un desplazamiento del vástago igual al 100% del total de la carrera.
Figura 1-a Actuador de una válvula de control.
Cuerpo de la válvula
Este está provisto de un obturador o tapón, los asientos del mismo y una serie de accesorios. La
unión entre la válvula y la tubería puede hacerse por medio de bridas soldadas o roscadas
directamente a la misma. El tapón es el encargado de controlar la cantidad de fluido que pasa a
través de la válvula y puede accionar en la dirección de su propio eje mediante un movimiento
angular. Esta unido por medio de un vástago al actuador.
Válvula motorizada
Las válvulas son los instrumentos de control más esenciales que pueden existir en la industria
gracias a su diseño y materiales, ya que las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar,
regular, modular o aislar líquidos y gases.
Según la Real Academia Española una válvula es: ''Mecanismo que regula el flujo de la
comunicación entre dos partes de una máquina o sistema.''
Normalmente, una válvula consta de dos partes; la parte motriz o actuador y el cuerpo.
Cuando decimos actuador, nos referimos a un accionador o motor, ya sea neumático, eléctrico o
hidráulico. Aunque normalmente, son más utilizados los dos primeros mencionados por ser las más
sencillas y de rápidas actuaciones.
En cuanto al cuerpo, posee un obturador o tapón (encargado de controlar la cantidad de fluido que
circula por la válvula), los asientos del mismo y otros accesorios.
Existen numerosos tipos de válvula motorizada como las válvulas de compuerta, válvulas de globo,
válvulas de bola, válvulas de mariposa, válvulas de apriete, válvulas de diafragma, válvulas de
macho, válvulas de antirretorno y válvulas de desahogo.
Gran cantidad de los sistemas de flujos de vapores y líquidos como calderas, las válvulas son
protagonistas y que sin ellas el proceso no funcionaria correctamente.

3. Diseño
Motor (1)
Usualmente se utiliza un motor asíncrono trifásico como actuador, aunque también puede ser
un motor monofásico de corriente alterna o directa. Este motor está específicamente adaptado
para la actuación de la válvula proveyendo un torque alto necesario para operar una válvula
atascada. El motor también está diseñado para operar en condiciones ambientales extremas. El
motor no está diseñado para una operación continua.
Sensor de torque y límite (2)
Se provee un sensor de límite para actuar cuando la posición de final de carrera se ha alcanzado.
El sensor de torque mide el torque en la válvula. Cuando se excede el torque máximo se señaliza
esta condición. Los actuadores a menudo están equipados con un sensor de posición el cual
indica la posición actual de la válvula.
Engranaje (3)
Los engranajes son un tipo de ruedas que disponen de unos “dientes” (los elementos salientes)
que encajan entre sí. Por ello, las ruedas motrices arrastran a las otras conducidas o arrastradas.
La condición para que las ruedas encajen y se muevan correctamente es que tengan los mismos
parámetros o dimensiones en el diente.
Son sistemas que permiten transmitir grandes potencias a ejes próximos, paralelos,
perpendiculares o oblicuos, según su diseño.
Frecuentemente es del tipo tornillo sinfín con la finalidad de reducir la alta velocidad de salida del
motor eléctrico. También puede ser una cuerda o un percutor o también de carbón.
Válvula (4)
La válvula consiste en dos elementos: Hello onu Primero; El acoplamiento usado para conectar
firmemente el actuador a la válvula. Entre mayor sea el torque a ser aplicado a la válvula más
robusto deberá ser este acoplamiento. Segundo; El eje de salida que transmite el torque del
actuador al eje de la válvula.
El diseño y las dimensiones estándar del montaje del acoplamiento y el eje está definido por el
estándar EN ISO 5210 para actuadores multi-vuelta o EN ISO 5211 actuadores parciales. El
diseño de la interfase de la válvula esta generalmente basado en la norma DIN 3358.

4. Operación manual (5)
La mayoría de las válvulas motorizadas están equipadas con una manivela para operar la válvula
manualmente en caso de puesta en marcha o en caso de una falla eléctrica. La manivela no se
debe operar cuando el motor eléctrico está funcionando.
Control del actuador (6)
El actuador se debe controlar a través de un control externo que puede llegar a ser un PLC.
Algunos actuadores poseen controles integrados para ser controlados con señales de baja
potencia.
Conexión eléctrica (7)
Los cables de alimentación y los cable de control se utilizan para alimentar y controlar las señales
del actuador. Las terminales pueden ser del tipo atornillable o puede estar provisto de un
conector.
Conexión Bus de Campo (8)
La tecnología Bus de campo es utilizada para transmitir los datos de la válvula como su
posición, lo que simplifica la instalación y operación de máquinas industriales utilizados en los
procesos de producción.
Válvula bola
La válvula de bola, también conocida como válvula de
cierre rápido, o válvula de esfera, es un tipo de válvula
muy versátil porque la palanca solo se debe girar 90
grados para cerrar o abrir la válvula velozmente. Esta
válvula es popular en la industria debido a su facilidad
de operación y diseño pequeño. Es una excelente
opción para cuando no se requiere de una regulación
del fluido, ya que este tipo de válvula opera mejor
totalmente cerrada o totalmente abierta, porque al
dejarse abierta parcialmente, el fluido y su presión
causarán daños en el interior de la válvula con
el tiempo.
Las válvulas de bola son de ¼ de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira entre asientos
elásticos, lo cual permite la circulación directa en la posición abierta y corta el paso cuando se
gira la bola 90° y cierra el conducto (fig. 1-4).
Figura 1-4 Válvula de bola.
Recomendada para
 Para servicio de conducción y corte, sin estrangulación.
 Cuando se requiere apertura rápida.
 Para temperaturas moderadas.
 Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación.
Aplicaciones
Servicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas.

5. Ventajas
 Bajo costo.
 Alta capacidad.
 Corte bidireccional.
 Circulación en línea recta.
 Pocas fugas.
 Se limpia por si sola.
 Poco mantenimiento.
 No requiere lubricación.
 Tamaño compacto.
 Cierre hermético con baja torsión (par).
Desventajas
 Características deficientes para estrangulación.
 Alta torsión para accionarla.
 Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras.
 Propensa a la cavitación.
Variaciones
Entrada por la parte superior, cuerpo o entrada de extremo divididos (partidos), tres vías, Venturi, orificio
de tamaño total, orificio de tamaño reducido.
Materiales
Cuerpo: hierro fundido, hierro dúctil, bronce, latón, aluminio, aceros al carbono, aceros inoxidables, titanio,
tántalo, zirconio; plásticos de polipropileno y PVC.
Asiento: TFE, TFE con llenador, Nylon, Buna-N, neopreno.
Esquema de una válvula de bola.
Una válvula de bola o válvula de esfera, es un mecanismo de llave de paso que sirve
para regular el flujo de un fluido canalizado y se caracteriza porque el mecanismo
regulador situado en el interior tiene forma de esfera perforada.
Se abre mediante el giro del eje unido a la esfera o bola perforada, de tal forma que
permite el paso del fluido cuando está alineada la perforación con la entrada y la salida de
la válvula. Cuando la válvula está cerrada, el agujero estará perpendicular a la entrada y a
la salida. La posición de la manilla de actuación indica el estado de la válvula (abierta o
cerrada).
Este tipo de válvulas no ofrecen una regulación precisa al ser de ¼ de vuelta. Su ventaja
es que la bola perforada permite la circulación directa en la posición abierta con una
pérdida de carga bastante más reducida que las de asiento, y corta el paso cuando se gira
la maneta 90° y cierra el conducto.1

6. Las válvulas de bola manuales pueden cerrarse rápidamente, lo que puede producir
un golpe de ariete. Por ello y para evitar la acción humana pueden estar equipadas con
un servomotor ya sea neumático, hidráulico o motorizado.
Atendiendo al número de conexiones que posee la válvula, puede ser de dos o tres vías.
Las válvulas con cuerpo de una sola pieza son siempre de pequeña dimensión y paso
reducido. Este tipo de construcción hace que la válvula tenga un precio reducido.
Las válvulas con cuerpo de dos piezas suelen ser de paso estándar. Este tipo de
construcción permite su reparación.
Las válvulas de tres piezas permiten desmontar fácilmente la bola, el asiento o
el vástago ya que están situados en la pieza central. Esto facilita la limpieza de sedimentos
y remplazo de partes deterioradas sin tener que desmontar los elementos que conectan
con la válvula
Usos y beneficios de las válvulas bola para
fluidos Worcester
Las válvulas bola también conocidas como válvulas
esfera son utilizadas en una gran cantidad de
industrias para el control de diversos fluidos, siendo
este tipo de válvula el más comúnmente utilizado.
Las válvulas bola cuentan con una esfera interna,
cuya posición deja pasar los fluidos o detiene su
paso. También son llamadas válvulas de un cuarto
de vuelta, porque al mover la manilla en 90º (un
cuarto de vuelta), la válvula abre o cierra para
controlar los fluidos.
Las válvulas de Worcester están pensadas para uso
rudo, no doméstico, sin embargo también cuentan
con algunas válvulas más sencillas para atender a
dicho mercado.
En este artículo te compartiremos la gran variedad de aplicaciones de estas válvulas en la
industria y los múltiples beneficios que ofrecen.

7. Usos de las Válvulas tipo bola en las distintas industrias
Algunas de las aplicaciones de las válvulas bola de worcester en la industria son:
Industria del acero:
Se utilizan para controlar las líneas de oxígeno que se utiliza para cortar el metal. Las válvulas
utilizadas en esta industria deben estar completamente limpias y libres de grasa e impurezas
ya que si el oxígeno tiene contacto con ellas puede explotar.
 Industria petroquímica: Las válvulas son utilizadas para regular las líneas de vapor, en
especial las válvulas Trunion.
 Industria cerámica: En fábricas que hacen sanitarios, pisos, etc son requeridas para regular el
paso de la pasta con la que se fabrican y para regular el paso de aire en la maquinaria.
 Industria alimenticia: Regulan el paso del refresco, cerveza, agua, etc; antes del envasado de
los mismos.
 Industria del agua: Esta industria requiere de válvulas sencillas de bronce para regular el paso
del líquido.
 Industria energética: Con las válvulas tipo bola se regula el vapor con el que se genera la
electricidad.
 Industria química: En esta industria las válvulas son necesarias para regular el paso de todo
tipo de sustancias como detergentes, ácidos, etc.
 Industria de construcción: En esta industria más que nada se utilizan válvulas de uso
doméstico.
 Industria papelera: Las compañías papeleras que se dedican a hacer cartón, papel bond, y
pañales requieren de este tipo de válvulas para controlar el paso de la pulpa del papel, las
líneas de agua y las de vapor.
Usos de las válvulas de acuerdo a su material de fabricación
Las válvulas bola pueden ser de bronce, acero al carbón y acero inoxidable:
 Válvulas de bronce: Se utilizan para regular el paso de agua o líquidos porque este material
no se oxida, también lo usan para regular vapor.
 Acero al carbón: Por lo regular se utilizan para controlar el paso de vapor.
 Acero inoxidable: Las válvulas de este material están pensadas para regular el paso de
productos corrosivos.
 Válvulas sanitarias: Se utilizan en la industria de productos alimenticios, ya que se les da un
tratamiento de pulido interior para que el acero inoxidable quede pulido y sin cavidades para
evitar la posibilidad de que una bacteria pueda contaminar los alimentos.
Los tipos de válvulas en la industria
Las válvulas son los instrumentos de control más importantes y esenciales en la industria. Las
válvulas se definen como un elemento de una línea de operación que controla de alguna forma
el flujo total, parcial o nulo de un fluido.

8. El diseño y materiales de las válvulas dependerá del fluido a regular, sean líquidos o gases,
corrosivos o tóxicos, o los más simples. Existe una gran variedad de diseños, de acuerdo a su
uso y en una variedad de materiales, apropiados para cada aplicación en particular. Su tamaño
va desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de diámetro. Pueden trabajar con
presiones que van desde el vacío hasta más de 20,000 lb/in² (140 Mpa) y temperaturas desde
las criogénicas hasta 1,500 °F (815 °C).
Algunos tipos de válvulas usadas en la industria, son:
- Válvulas de compuerta: Está diseñada para operar totalmente abierta o cerrada, no genera
caída de presión en línea y no tiene sentido de flujo.
- Válvulas de globo: Ideal para la regulación de flujos y operación frecuente, genera una caída
de presión en línea y proporciona un cierre hermético
- Válvulas de bola: Se utiliza para abrir o cerrar el paso del fluido. Es la opción más viable para
una operación donde se debe abrir y cerrar frecuentemente.
- Válvulas de mariposa: Regula flujos con la mínima resistencia y caída de presión, aunque
puede ser usada para abrir y cerrar.
- Válvulas de retención: Es usada para prevenir el regreso del fluido en una línea de operación.
Esta válvula tiene un sentido de flujo que la abre y un sentido de flujo opuesto que la cierra.
- Válvulas de diafragma: se utiliza para abrir y cerrar el paso del flujo pero también para regular
el flujo de gases y líquidos corrosivos en líneas de baja presión.