Válvula de bola de paso integral frente a la de paso estándar: ¿Cuál elegir?

Introducción

Hay varios tipos de válvulas que se utilizan para distintos fines, como las válvulas de globo, las válvulas de compuerta y las válvulas de bola. Las válvulas de bola se encuentran entre las principales en términos de durabilidad y eficacia, de ahí su amplio uso en industrias como la del petróleo y el gas, la industria de procesamiento químico y las empresas de tratamiento de aguas. Un área de preocupación común es la diferenciación entre válvulas de bola de puerto completo y de puerto estándar, que conlleva alteraciones significativas en el rendimiento del sistema. En este artículo, exploraremos estas diferencias para ayudarle a elegir la más adecuada mediante una descripción de sus puntos fuertes.

Válvulas de bola de paso integral

Una válvula de bola de paso total está diseñada con un paso recto que el tamaño del orificio no restringe el flujo, con un caudal máximo y una caída de presión mínima. En estado abierto, el interior de la válvula se alinea con la tubería para que los fluidos puedan pasar sin ningún obstáculo. Con respecto a este hecho, las válvulas de bola de paso total son las más adecuadas para aplicaciones en las que se requieren flujos de líquido eficientes a altas velocidades con poca obstrucción.

Definición de válvulas de bola de puerto estándar

Una válvula de bola de puerto estándar es un diseño de válvula de puerto reducido en el que el tamaño del puerto de la válvula es menor que el tamaño de la tubería. Esto restringe el caudal, por lo que aumenta la pérdida de carga y reduce el caudal en comparación con las válvulas de paso total. Cuando esta válvula está abierta, el líquido fluye a través de un paso más pequeño debido a que su diámetro interno (cuyas dimensiones se reducen) permanece dentro de la esfera que hay en su interior. Dicha estructura es ideal para aplicaciones en las que no es necesario un caudal elevado, por lo que presenta un ahorro de costes, así como una instalación compacta.

Principales diferencias entre las válvulas de bola de paso total y las de paso estándar

Al comparar la válvula de bola de paso total y la válvula de bola de paso estándar, salen a la luz algunas diferencias importantes que influyen en su rendimiento e idoneidad en diversas aplicaciones. Entre ellas se incluyen la capacidad de caudal, la caída de presión, el coste, las aplicaciones y los requisitos de mantenimiento.

Capacidad de caudal

Las válvulas de bola de paso total tienen una bola sobredimensionada y un gran orificio, lo que se traduce en una resistencia al flujo lo más insignificante posible. Por el contrario, las válvulas de bola de puerto estándar tienen un orificio más pequeño, por lo que pueden utilizarse para caudales limitados. Por ejemplo, aunque una válvula de bola de puerto completo de 2 pulgadas puede suministrar hasta 200 GPM de caudal, una válvula de puerto estándar de tamaño similar podría manejar aproximadamente 150 GPM. Esta disparidad puede afectar en gran medida al rendimiento de un sistema, especialmente en situaciones en las que el caudal máximo es importante.

Caída de presión

La caída de presión a través de la válvula es uno de los factores más críticos a la hora de seleccionarla. Las válvulas de bola de paso total casi no tienen caída de presión debido a que su diámetro interno es mayor que el de la tubería, lo que reduce las turbulencias y mantiene la eficiencia de la presión. Sin embargo, las válvulas de bola de puerto estándar provocan importantes caídas de presión. Por ejemplo, mientras que con una válvula de puerto completo puede ser inferior a 1 psi, una válvula de puerto estándar puede provocar una pérdida de presión de entre 3 y 5 psi. Debido a esta diferencia, las válvulas de paso total son adecuadas para aplicaciones con un alto rendimiento combinado con requisitos mínimos de caída de presión.

Consideraciones económicas

Por supuesto, el coste debe tenerse en cuenta a la hora de elegir la válvula. Las válvulas de bola de paso total suelen ser más caras en términos de tamaño y coste de los materiales utilizados en el proceso de fabricación. Aunque el coste inicial puede ser más elevado, éste puede compensarse con el ahorro operativo debido a los altos niveles de eficiencia. Por otro lado, las válvulas de puerto estándar son menos costosas inicialmente y son aplicables cuando se permite una ligera caída del caudal o de la eficiencia.

Idoneidad de la aplicación

La aplicación específica también determina si se debe utilizar una válvula de bola de paso total o estándar. Por ejemplo, la válvula de bola de paso total es la más adecuada para aplicaciones de flujo libre, como la industria alimentaria o los sistemas de flujo de fluidos viscosos, ya que no se obstruye ni reduce el caudal de agua. Las válvulas de puerto estándar, sin embargo, se utilizan cuando el espacio disponible es limitado y puede haber una pequeña reducción del caudal, como en fontanería residencial o en sistemas industriales más pequeños.

Mantenimiento y durabilidad

El mantenimiento y la durabilidad deben tenerse en cuenta al considerar este tipo de válvulas. Las válvulas de bola de paso total tienen orificios más grandes que simplifican los procesos de limpieza y no se obstruyen con facilidad. Esto aumenta su vida útil y reduce los gastos de mantenimiento, a diferencia de las válvulas de puerto estándar, que pueden necesitar un mantenimiento frecuente aunque ofrecen un alto rendimiento, sobre todo si se utilizan en entornos con mucha suciedad.

Ventajas e inconvenientes de las válvulas de bola de paso total

Ventajas de las válvulas de bola de paso total

1. Alto caudal Capacidad: Una de las ventajas más destacadas de las válvulas de bola de paso total es que tienen una gran capacidad de caudal. Estas válvulas están fabricadas de tal forma que su diámetro interior coincide con el tamaño de la tubería para permitir el movimiento de fluidos con una resistencia mínima. Este diseño reduce cualquier limitación al flujo de fluidos y garantiza el máximo rendimiento, especialmente en operaciones en las que es crucial mantener un caudal elevado. Por ejemplo, en un proceso industrial que requiera la transferencia rápida de grandes volúmenes de líquidos, esta capacidad puede aumentar drásticamente la eficacia operativa.
2. Mínimo Caída de presión: Fabricadas para reducir la caída de presión a través de la válvula. Estas válvulas tienen un diámetro interior ancho que minimiza la turbulencia o la pérdida por fricción cuando los fluidos las atraviesan, por lo que no obstruyen el flujo. Esta característica es especialmente importante para los sistemas que requieren el mantenimiento de los niveles de presión, por ejemplo en los sistemas hidráulicos, en los que las caídas mínimas de presión son indicadores clave para reducir la energía necesaria para bombear fluidos a través del sistema.
3. Versatilidad y adecuación a la aplicación: Válvulas como las válvulas de bola de paso total son muy versátiles y pueden utilizarse en numerosas aplicaciones, como instalaciones de tratamiento de aguas o industrias de procesamiento químico, entre otras. Son resistentes a la obstrucción, por lo que resultan adecuadas para manipular materiales viscosos y con partículas en suspensión. Por ejemplo, en la industria alimentaria, las válvulas de bola de paso integral facilitan la limpieza y evitan la contaminación gracias a su facilidad de limpieza.
4. Durabilidad y longevidad: Fabricadas con materiales resistentes, las válvulas de bola de paso total son famosas por su durabilidad y larga vida útil. Soportan altas presiones y temperaturas, por lo que son útiles en condiciones de estrés. Esta durabilidad viene acompañada de una reducción de las facturas de reparación y de las sustituciones, lo que se traduce en un ahorro de costes a largo plazo.

Desventajas de las válvulas de bola de paso total

1. Aumento de los costes iniciales: El inconveniente de las válvulas de bola de paso total es que su precio inicial es elevado. A la hora de construirlas, se necesitan tamaños más grandes y más materiales que para las convencionales, de ahí su encarecimiento general. Así pues, el coste entra en juego de forma significativa, especialmente cuando es elevado y, como resultado, puede que no se utilicen en algunas aplicaciones debido al bajo presupuesto.
2. Espacio necesario: Las válvulas de bola de paso total son más grandes y pesadas que otras válvulas de paso estándar. Esto puede resultar desventajoso en instalaciones con espacios limitados. La instalación de una válvula de paso total en sistemas densos puede requerir un alojamiento adicional que complique el proceso de instalación y aumente los costes totales de todo el sistema.

Ventajas e inconvenientes de las válvulas de bola de puerto estándar

Ventajas de las válvulas de bola de puerto estándar

1. Rentable: Las válvulas de bola de puerto estándar son rentables porque requieren menos material para su fabricación que sus homólogas de puerto completo, lo que se traduce en un menor precio de compra. Este tipo de ahorro es muy importante en proyectos a gran escala, donde pueden necesitarse múltiples válvulas. Por ejemplo, el uso de válvulas de puerto estándar podría ser una forma de reducir los costes generales de los sistemas de fontanería residenciales, manteniendo al mismo tiempo la funcionalidad básica.
2. Diseño compacto: Las válvulas de bola de puerto estándar suelen ser más pequeñas y ligeras que las de puerto completo. En los casos en que el espacio es limitado, resultan ideales. En aplicaciones industriales, como una configuración ajustada o tuberías residenciales, la instalación y el mantenimiento de la válvula de puerto estándar resultan sencillos, simplemente porque son de tamaño reducido y, por tanto, ocupan poco espacio. Su menor tamaño permite una integración más sencilla en los sistemas existentes, proporcionando flexibilidad en diversas configuraciones espaciales.
3. Adecuado para caudales moderados: Para muchas aplicaciones, una capacidad de caudal ligeramente reducida por parte de la válvula de bola de puerto estándar no es en absoluto una gran desventaja. Funcionan bien en sistemas que no requieren caudales máximos. Tomemos como ejemplo las redes de distribución de agua o los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado. Por ejemplo, éstos necesitan un rendimiento fiable, que pueden garantizar las válvulas de bola de puerto estándar sin tener necesariamente puertos completos con mayor capacidad.

Desventajas de las válvulas de bola de puerto estándar

1. Caída de alta presión: El principal inconveniente de la válvula de bola de puerto común es una mayor caída de presión a través de la válvula. El menor tamaño del orificio provoca una mayor velocidad y turbulencia del fluido, lo que a su vez se traduce en más pérdidas por fricción. Las caídas de presión causan problemas en sistemas donde el mantenimiento de la presión es importante. Por ejemplo, el uso de válvulas de puerto estándar en sistemas de control de fluidos de alta precisión puede provocar una reducción de la eficacia y el rendimiento generales debido a sus caídas de presión inherentes.
2. Propenso a atascarse: Las válvulas de bola de puerto estándar tienden a obstruirse más rápidamente que las de puerto completo porque tienen diámetros internos más pequeños, especialmente cuando se trata de fluidos con sólidos o de alta viscosidad. Esto puede aumentar las necesidades de mantenimiento y provocar tiempos de inactividad. En algunos casos, como en el procesamiento químico, donde la pureza y consistencia del fluido son críticas, existe una gran preocupación por la posibilidad de obstrucción con puertos estándar.
3. Limitaciones de capacidad de caudal: A pesar de ser suficiente para muchas aplicaciones, la capacidad de caudal de las válvulas de bola de puerto estándar puede convertirse en una desventaja para ellas en determinadas ocasiones de aplicaciones de alta demanda. Cuando es necesario un caudal máximo, como en los sistemas de extinción de incendios o en las instalaciones de riego a gran escala, un caudal restringido podría limitar los resultados de rendimiento. Así pues, las conexiones estándar pueden no ser adecuadas para todos los usos de gran caudal, por lo que es necesario utilizar conexiones completas.

¿Cuándo utilizar válvulas de bola de paso total?

El uso de válvulas de bola de paso total se recomienda en determinadas aplicaciones debido a sus atributos únicos, que mejoran enormemente su rendimiento. A continuación se indican varios casos en los que las válvulas de bola de paso total pueden ser muy beneficiosas:

Aplicaciones de gran caudal

Las válvulas de paso total son necesarias para aplicaciones que implican grandes caudales. Contienen un gran diámetro interno similar al de la tubería para permitir el máximo flujo de fluido y la mínima resistencia. En las empresas de tratamiento y suministro de agua, las válvulas de bola de paso total se utilizan sobre todo para facilitar el flujo. Por ejemplo, los sistemas municipales de abastecimiento de agua dependen de estos dispositivos para mantener la presión y el caudal dentro de unos márgenes adecuados para el suministro ininterrumpido de agua.

Requisitos de baja caída de presión

En situaciones en las que es esencial mantener la presión, deben emplearse válvulas de bola de paso total. La baja diferencia de presión garantiza la máxima eficacia del sistema. Esto es especialmente aplicable en sistemas hidráulicos y largos recorridos de tuberías en los que las pérdidas de presión pueden afectar gravemente al rendimiento. De este modo, se ahorra energía y se reduce la carga de las bombas y los compresores, con lo que se reducen los costes de funcionamiento al utilizar válvulas de bola de paso total en tales ocasiones.

Manipulación de fluidos viscosos y sólidos

Las aplicaciones en las que intervienen fluidos viscosos o con sólidos requieren el uso de válvulas de bola de paso total. Pueden permitir el paso de fluidos densos o mezclados con partículas sin atascarse gracias a su amplio paso. En ocasiones, la viscosidad de los fluidos, así como las partículas, resultan difíciles de manejar, sobre todo en industrias como la alimentaria, la fabricación de bebidas, la producción química y la industria petrolera. Por ejemplo, en una planta de procesamiento de alimentos, la válvula de bola de paso total permite un flujo suave de salsas espesas, manteniendo así la productividad.

Sistemas de limpieza in situ (CIP)

En áreas donde la limpieza es primordial por encima de todo, las válvulas de bola de paso total son un componente esencial de los sistemas de limpieza in situ (CIP). Sus grandes interiores lisos facilitan su limpieza, por lo que no quedan residuos en las superficies. Por ejemplo, las empresas farmacéuticas y de biotecnología emplean sistemas CIP para poder tener entornos limpios en todos los procesos. La válvula de bola de paso total garantiza que las soluciones de limpieza entren en el sistema de forma rentable, reduciendo los riesgos de contaminación y manteniendo al mismo tiempo estrictas normas de higiene por motivos de cumplimiento.

Entornos de alta temperatura y alta presión

Diseñadas para soportar altas temperaturas y presiones, las válvulas de bola de paso total son adecuadas para su uso en entornos exigentes. En plantas industriales o de generación de energía, estas válvulas sirven como garantía de seguridad y fiabilidad, especialmente cuando se trata de vapor y fluidos a alta presión. Son necesarias en este tipo de entornos por su robustez, que les permite soportar condiciones extremas sin perder rendimiento.

Aplicaciones que requieren un caudal sin restricciones

Por último, las válvulas de bola de paso total son las más adecuadas en aplicaciones que requieren un caudal sin restricciones. Por ejemplo, los sistemas de protección contra incendios requieren estas válvulas para suministrar caudales suficientes que sean eficaces en las actividades de extinción de incendios. Del mismo modo, los sistemas de riego tienen enormes áreas de cultivo que requieren un suministro eficaz de agua mediante válvulas de bola de paso integral para mejorar la productividad agrícola.

¿Cuándo utilizar válvulas de bola de puerto estándar?

Las válvulas de bola de puerto estándar son rentables y prácticas para muchas aplicaciones. Aunque puede que no tengan la misma capacidad de caudal que las válvulas de paso total, presentan algunas ventajas en determinadas situaciones que las convierten en la mejor opción. Estas son algunas de las principales situaciones en las que las válvulas de bola de puerto estándar muestran todo su potencial:

Proyectos conscientes de los costes

Cuando el presupuesto es una preocupación primordial, las válvulas de bola de puerto estándar son ideales para proyectos con restricciones financieras ajustadas. Tienen costes de materia prima más baratos y diseños más sencillos que sus homólogas de puerto completo, lo que las hace más económicas. Esta rentabilidad las ha hecho populares en sistemas de fontanería doméstica, pequeñas instalaciones comerciales y otras empresas en las que los grandes caudales son aspectos no esenciales de la prestación de servicios. Por ejemplo, en un sistema de suministro de agua doméstico medio, la válvula de bola de puerto estándar ofrece un funcionamiento fiable sin costar tanto como una válvula de puerto completo.

Instalaciones con limitaciones de espacio

Su tamaño compacto hace que las válvulas de bola de puerto estándar sean las más adecuadas para instalaciones en las que el espacio es reducido. Su menor tamaño y peso facilitan la instalación en lugares estrechos o abarrotados, como debajo de fregaderos, detrás de electrodomésticos o dentro de maquinaria pequeña. Por lo tanto, son más útiles para su uso en viviendas residenciales y pequeños edificios comerciales donde el espacio disponible es más importante. Su facilidad de instalación y mantenimiento en espacios reducidos puede reducir los costes de mano de obra y el tiempo de inactividad durante los periodos de reparación.

Requisitos de caudal moderados

Las válvulas de bola de puerto estándar son suficientes para sistemas que no necesitan caudales máximos. También son aplicables a casos en los que se necesita un caudal moderado aceptable, como en sistemas de climatización, instalaciones de riego, redes generales de distribución de agua o cualquier otro sistema. Por ejemplo, en un sistema HVAC, las válvulas de bola de puerto estándar regulan eficazmente el caudal de agua o refrigerante, garantizando así un rendimiento eficaz sin exigir la mayor capacidad que proporcionan las válvulas de puerto completo.

Uso industrial general

En aplicaciones industriales generales en las que los elevados caudales y las bajas caídas de presión no son críticos para los requisitos específicos, las válvulas de bola de puerto estándar tienen un rendimiento adecuado al deseado. Suelen emplearse en procesos de fabricación, manipulación de productos químicos y sistemas de servicios públicos que sólo requieren un control moderado del caudal. Por ejemplo, dentro de la configuración de una fábrica, las válvulas de bola de puerto estándar refrigeran el agua de la maquinaria, garantizando así un funcionamiento sin problemas y sin los caudales intensificados asociados a las válvulas de bola de puerto completo.

Mantenimiento rutinario y sustitución

El diseño más sencillo y el menor precio de las válvulas de bola de puerto estándar hacen que sean más fáciles de sustituir o reparar que otras. Por lo tanto, elegir válvulas de puerto estándar en aplicaciones de alta rotación con elevados requisitos de mantenimiento supone un ahorro significativo. Entre estos lugares se incluyen las instalaciones temporales o algunas plantas de procesamiento químico que necesitan revisiones frecuentes.

Aplicaciones con fluidos de baja viscosidad

El pequeño tamaño del orificio no es una gran desventaja cuando se trata de fluidos de baja viscosidad en válvulas de bola de puerto estándar. Son capaces de manejar eficazmente fluidos como agua, aire y aceites ligeros. Dado que estas situaciones apenas requieren obstrucciones y para que la válvula funcione con normalidad sin necesidad de utilizar una válvula de paso integral más grande y costosa, encaja perfectamente en los sistemas de fontanería domésticos, sistemas de riego o procesos industriales ligeros.

Reflexiones finales

Para seleccionar la válvula adecuada para su sistema, debe conocer las principales diferencias entre las válvulas de bola de paso total y las válvulas de bola de paso estándar. Si se tienen en cuenta aspectos como el caudal, la caída de presión y las condiciones del sistema, se puede tomar una decisión informada que garantice un rendimiento y una eficiencia óptimos.

Independientemente de si se decide por un modelo de puerto completo o estándar, cada categoría cuenta con ventajas peculiares que se adaptan a las necesidades particulares. Al asegurarse de que su decisión se corresponde con los requisitos de su sistema, tendrá la oportunidad de lograr un funcionamiento constante y eficiente, prolongando así la esperanza de vida y la eficacia de su instalación o tubería de fontanería.

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