Válvulas en aplicaciones en edificaciones: tipos, funciones y selección
Cuando es necesario minimizar los costes energéticos en un sistema de suministro, manteniendo la máxima fiabilidad de funcionamiento, el perfil de carga no solo desempeña un papel decisivo, sino también, sobre todo, las condiciones hidráulicas y, por tanto, las válvulas a utilizar son determinantes. ¿Qué válvulas están disponibles y cómo seleccionar la válvula correcta? Este artículo tiene las respuestas. ¡Disfrute descubriendo más!
Cuando es necesario minimizar los costes energéticos en un sistema de suministro, manteniendo la máxima fiabilidad de funcionamiento, el perfil de carga no solo desempeña un papel decisivo, sino también, sobre todo, las condiciones hidráulicas y, por tanto, las válvulas a utilizar son determinantes. ¿Qué válvulas están disponibles y cómo seleccionar la válvula correcta? Este artículo tiene las respuestas. ¡Disfrute descubriendo más!
¿Qué es una válvula?
En la ingeniería de instalaciones y, en particular, en la tecnología de los circuitos hidráulicos, las válvulas se definen como componentes que influyen en el flujo del fluido abriendo o cerrando total o parcialmente el paso del fluido, o desviando o mezclando el flujo de fluido.
¿Qué tipo diferentes de válvulas existen?
En general, las válvulas se distinguen por sus características de diseño básico en: válvula de compuerta, válvula de globo, válvula de bola, válvula de mariposa y válvula de diafragma.
Válvula de compuerta
Una válvula de compuerta es una válvula cuyo obturador se mueve en línea recta y, en la zona del asiento, en ángulo recto respecto a la dirección del flujo.
Esquema de una válvula de compuerta e imágenes de las válvulas de compuerta STAAL 40 AKD/AKDS y STAAL 100 AKD/AKDS de KSB
Esquema de una válvula de compuerta e imágenes de las válvulas de compuerta STAAL 40 AKD/AKDS y STAAL 100 AKD/AKDS de KSB
Válvula de globo
Una válvula de globo es aquélla cuyo obturador se mueve en línea recta y, en la zona del asiento, en la dirección del flujo.
Esquema de una válvula de globo e imágenes de las válvulas BOA-Control / BOA-Control IMS de KSB
Válvula de bola
En una válvula de bola el obturador gira alrededor de un eje en ángulo recto con la dirección del flujo; en posición abierta, el flujo de fluido pasa a través del mismo.
Esquema de una válvula de bola e imagen de una válvula ECOLINE BLT 150-300
Válvula de mariposa
En una válvula de mariposa el obturador gira alrededor de un eje en ángulo recto con la dirección del flujo; en la posición abierta, el flujo de fluido rodea el obturador.
Válvula de diafragma
Una válvula de diafragma modifica el paso del flujo como resultado de la deformación de su obturador flexible.
Esquema de una válvula de diafragma e imagen de una válvula SISTO-16 TWA
Válvula de retención
Una válvula de retención se abre automáticamente cuando el flujo pasa a través de la válvula en una dirección específica; automáticamente evita que el flujo circule en la dirección opuesta.
Imagen de una válvula SERIE 2000 de KSB
Filtro
Un filtro separa y retiene los sólidos no deseados del fluido.
Imagen de un filtro BOA-S de KSB
Las válvulas se clasifican también por las funciones que realizan (por ejemplo, válvulas de cierre y seguridad, válvulas de control, válvulas de mezcla o distribución) y/o por las aplicaciones para las que se utilizan (por ejemplo, válvulas de centrales eléctricas, de calefacción, de gas o de productos alimenticios). Las válvulas también se pueden clasificar por su tipo de accionamiento: válvulas accionadas manual, eléctrica, neumática o hidráulicamente, así como válvulas controladas por fluidos de proceso (por ejemplo, limitadores de flujo, reguladores de presión diferencial, válvulas de seguridad, etc.).
Características principales
Ser consciente de las características clave ayuda a utilizar las válvulas de forma correcta y segura. Mostramos a continuación un breve resumen:
Diámetro nominal
El diámetro nominal (símbolo DN del francés "diamètre nominal") en edificaciones se refiere al diámetro interior de una tubería. Está compuesto por las letras DN y un número vinculado directamente con el tamaño aproximado de las conexiones (en mm). Ejemplo: DN 32
Presión
La presión (símbolo p) es la fuerza ejercida por unidad de superficie.
Presión nominal
La presión nominal (símbolo PN del francés "pression nominale") es un valor de referencia. Indica la presión de diseño en bar a temperatura ambiente (20 °C). Está compuesto por las letras PN y la presión máxima que puede soportar. Ejemplo: PN 10
Caudal volumétrico
El caudal volumétrico (símbolo Q) se refiere a la cantidad de fluido que circula a través de una tubería por unidad de tiempo.
Coeficiente de resistencia
El coeficiente de resistencia (símbolo ζ, zeta) indica la resistencia de las válvulas u otros accesorios en tuberías que actúan en la dirección opuesta a la dirección del flujo. Cuanto mayor sea el ζ, mayor será la pérdida de presión o pérdida de carga. Es bueno conocerlo: el valor ζ se aplica en condiciones de válvula completamente abierta.
Raspado
El raspado es la limpieza de una tubería mediante un raspador u otro dispositivo de limpieza introducido a través de la tubería.
Coeficiente de caudal
El valor Kv y el valor Kvs también se conocen como factor de flujo o coeficiente de flujo. Se utilizan para comparar, seleccionar y dimensionar válvulas. El valor se especifica en m³/h.
El valor Kv corresponde al flujo de agua a través de una válvula en:
· Presión diferencial de 1 bar
· Temperatura entre 5 °C y 30 °C.
Hay un valor Kv asociado para cada grado de apertura (carrera o ángulo del actuador).
Al trazar estos valores Kv a lo largo de la apertura se obtiene la curva característica de la válvula. El valor de Kv se calcula de la siguiente manera, donde ρ [kg/dm³] es el factor de densidad del fluido, Q[m³/h] es el caudal volumétrico y ∆p [bar] es la presión diferencial.
Kv = Q × √ ρ/∆p ; → para agua con ρ = 1, resulta:
Kv = Q / √ ∆p
Valor Kvs → Caudal a través de una válvula completamente abierta (100 % de grado de apertura)
→ Una válvula solo tiene un valor Kvs, pero varios valores Kv.
Encontrar la válvula correcta en 10 pasos: ejemplo de centro de datos
La mejor manera de encontrar una válvula adecuada que, a su vez, sea la opción más eficiente, es mediante un análisis sistemático. Siga estas instrucciones paso a paso para encontrar la válvula que mejor se adapte a sus necesidades. Descartará automáticamente las válvulas que no sean adecuadas para su proyecto. Esto se ilustra en el ejemplo de un circuito de refrigeración para alimentar un intercambiador de calor en un centro de datos. El caudal volumétrico en el ejemplo es de 200 m3/h, lo que implica un diámetro nominal recomendado de DN 150.
1. ¿Qué función se va a cumplir?
Necesitamos una válvula todo - nada (ABIERTO/CERRADO). Otras funciones incluirían la medición, la limitación o el control.
Válvulas adecuadas a priori:
Válvula de compuerta / válvula de globo / válvula de bola / válvula de mariposa / válvula de diafragma
2. ¿Cuál es el fluido que circulará a través de la válvula?
¿Qué propiedades químicas tiene el fluido? ¿Es corrosivo y/o abrasivo? ¿Contiene sólidos o quizás podría ser explosivo? Es importante que el material de la válvula sea resistente al fluido manipulado. El fluido de nuestro ejemplo es agua de refrigeración en un circuito cerrado.
Posibles válvulas adecuadas:
Válvula de compuerta / válvula de globo / válvula de bola / válvula de mariposa / válvula de diafragma
3. ¿Cuáles son los requisitos de temperatura?
La temperatura del fluido y la temperatura ambiente también juegan un papel importante en la selección de la válvula adecuada. Ejemplos de algunos límites de temperatura clave son -50 °C / -30 °C / -10 °C / +60 °C / +120 °C / +350 °C. Se trata de valores en los que normalmente habría que elegir un material diferente. En nuestro ejemplo, la temperatura del fluido es de +6 °C y la temperatura ambiente es de +20 °C. Estamos en un entorno interior.
Posibles válvulas adecuadas:
Válvula de compuerta / válvula de globo / válvula de bola / válvula de mariposa / válvula de diafragma
4. ¿Cuáles son los requisitos de presión?
¿Qué presión necesita la válvula para sellar? ¿Cuál es la presión diferencial que debe reducir la válvula entre la entrada y la salida?
En nuestro ejemplo, la presión del sistema es de aprox. 8 bar. La clase de presión nominal planificada de la tubería es PN 16.
Posibles válvulas adecuadas:
Válvula de compuerta / válvula de globo / válvula de bola / válvula de mariposa / válvula de diafragma
5. ¿Qué normas, regulaciones y criterios de aceptación deben cumplirse?
En nuestro ejemplo, se aplican los requisitos de seguridad del Anexo I de la Directiva Europea de Equipos a Presión 2014/68/UE (PED) para fluidos de los Grupos 1 y 2. Además, la válvula debe estar libre de mantenimiento.
Posibles válvulas adecuadas:
Válvula de compuerta / válvula de globo / válvula de bola / válvula de mariposa / válvula de diafragma
6. Coeficiente de resistencia ζ, zeta
Dado que queremos que nuestro sistema sea lo más eficiente posible, buscamos una válvula con un coeficiente de resistencia extremadamente bajo. Aquí es donde se descarta uno de los tipos de válvulas en nuestro ejemplo.
Válvulas adecuadas:
Válvula de compuerta / válvula de globo / válvula de bola / válvula de mariposa / válvula de diafragma
7. ¿Cuánto espacio hay disponible para la válvula?
Para nosotros, el espacio es muy limitado. Cuanto más compacta sea la instalación de la válvula, mejor. En el caso de un reemplazo “una por una” de las válvulas existentes, es importante que tengan un diseño idéntico. En nuestro ejemplo, esto significa que otras dos válvulas ya no están en la selección.
Válvulas adecuadas:
Válvula de compuerta / válvula de globo / válvula de bola / válvula de mariposa / válvula de diafragma
8. ¿Cuál es el paso libre requerido?
Esto está relacionado con el pigging y con si los sólidos tienen que pasar a través de la válvula. Este no es el caso en nuestro ejemplo y por tanto no le afecta.
Válvulas adecuadas:
Válvula de compuerta / válvula de globo / válvula de bola / válvula de mariposa / válvula de diafragma
9. ¿Hay algún requisito higiénico que deba cumplir la válvula?
Esto es especialmente importante para las instalaciones de agua potable y en la industria alimentaria. Nuestro ejemplo no tiene tales requisitos.
Válvulas adecuadas:
Válvula de compuerta / válvula de globo / válvula de bola / válvula de mariposa / válvula de diafragma
10. La relación precio/rendimiento
Los proyectos se rigen por la planificación presupuestaria y la seguridad que buscan los inversores. Lo que cuenta es la máxima rentabilidad posible a la vez que cumplir con los requisitos. La disponibilidad y la intercambiabilidad son otros criterios clave. Una válvula de bola en DN 32 o DN 50 sería más barata que una válvula de mariposa que tiene que ser embridada en la tubería. Sin embargo, esta opción no es adecuada para el caudal de 200 m3/h (DN 150) de nuestro ejemplo en el circuito de refrigeración. Es necesaria una válvula DN 150. Esto elimina la última opción de la selección.
Válvulas adecuadas:
Válvula de compuerta / válvula de globo / válvula de bola / válvula de mariposa / válvula de diafragma
CONCLUSIÓN:
El análisis sistemático nos ha llevado a encontrar la válvula adecuada para nuestro proyecto: una válvula de mariposa.
¿Cuáles son los beneficios de cada tipo de válvula?
¿Busca la válvula adecuada? KSB está aquí para ayudar.
Cada año, KSB fabrica casi un millón de válvulas industriales. Las válvulas industriales de KSB se utilizan en centrales eléctricas, edificios, barcos y sistemas de ingeniería hidráulica y de procesos. Además de válvulas de globo, válvulas de compuerta, de mariposa, de bola, de diafragma y de control, la gama de válvulas industriales también incluye actuadores y posicionadores. Póngase en contacto con nosotros – Estaremos encantados de ayudarle.
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