¿Qué es la válvula lineal?

Las válvulas lineales son componentes esenciales en diversas aplicaciones industriales, ya que controlan el flujo de líquidos y gases con una actuación precisa. Este artículo completo explora el mundo de las válvulas lineales y cubre sus principios de funcionamiento, tipos, actuadores, ventajas, desventajas y aplicaciones.

¿Qué es la válvula lineal?

Una válvula lineal es un tipo de válvula que controla el flujo de un fluido moviendo un elemento de cierre, como un tapón o un disco, en línea recta perpendicular a la trayectoria del flujo. A diferencia de las válvulas rotativas que utilizan un movimiento giratorio, las válvulas lineales emplean un vástago deslizante para colocar el elemento de cierre y regular el flujo.

Las válvulas lineales son conocidas por su control de flujo preciso, especialmente a caudales bajos, y su capacidad para proporcionar un cierre confiable.

Cómo funcionan las válvulas lineales

Las válvulas lineales funcionan moviendo un elemento de cierre, generalmente un tapón o disco, hacia adelante y hacia atrás en línea recta para abrir, cerrar o estrangular el paso de flujo. Este movimiento lineal se logra a través de un vástago deslizante que es accionado por un actuador manual, neumático, eléctrico o hidráulico.

A medida que el vástago se mueve, posiciona el elemento de cierre con respecto al asiento de la válvula, controlando así el caudal. Las superficies de asiento entre el elemento de cierre y el asiento de la válvula proporcionan un sello hermético cuando la válvula está cerrada, evitando fugas.

Tipos de válvulas lineales

Válvulas de globo

Las válvulas de globo se caracterizan por su forma de cuerpo esférico y por el uso de un elemento de cierre tipo tapón. Proporcionan excelentes capacidades de estrangulación y son adecuados para aplicaciones que requieren operación frecuente y control de flujo preciso. Las válvulas de globo se utilizan comúnmente en servicios de vapor y agua, así como en plantas de procesamiento químico y generación de energía.

Válvulas de compuerta

Las válvulas de compuerta cuentan con una compuerta rectangular o en forma de cuña que se mueve hacia arriba y hacia abajo para abrir o cerrar el paso de flujo. Están diseñados para servicio de encendido y apagado y brindan una resistencia mínima al flujo cuando están completamente abiertos. Las válvulas de compuerta se utilizan a menudo en aplicaciones que requieren un cierre hermético, como en tuberías de petróleo y gas, sistemas de distribución de agua y líneas de procesos industriales.

Válvulas de diafragma

Las válvulas de diafragma utilizan un diafragma flexible como elemento de cierre, que es accionado por un compresor para controlar el flujo. Proporcionan un excelente rendimiento de sellado y son adecuados para manipular fluidos corrosivos, abrasivos o viscosos. Las válvulas de diafragma se encuentran comúnmente en las industrias de procesamiento químico, farmacéutica y de alimentos y bebidas.

Válvulas de manguito

Las válvulas de manguito tienen un manguito o tubo flexible que se aprieta mediante un mecanismo mecánico para restringir o detener el flujo. Son ideales para manipular lodos, polvos y otros medios abrasivos o corrosivos, ya que el cuerpo de la válvula está aislado del fluido del proceso. Las válvulas de manguito se utilizan ampliamente en aplicaciones de minería, tratamiento de aguas residuales y transporte neumático.

Válvulas de aguja

Las válvulas de aguja cuentan con un tapón cónico y delgado que proporciona un control fino del flujo al variar la apertura anular entre el tapón y el asiento. Están diseñados para una regulación precisa de caudales bajos y se utilizan comúnmente en aplicaciones de instrumentación, muestreo y medición.

Tipos de válvulas de movimiento lineal

Además de los diferentes tipos de válvulas, las válvulas de movimiento lineal se pueden clasificar según la configuración de su cuerpo de válvula:

Cuerpo de válvula de un solo puerto

Los cuerpos de válvula de un solo puerto tienen un puerto de entrada y un puerto de salida, con el elemento de cierre colocado entre ellos. Esta configuración es la más común y adecuada para la mayoría de las aplicaciones de uso general.

Cuerpo de válvula de doble puerto

Los cuerpos de válvulas de doble puerto tienen dos vías de flujo separadas, cada una con su propio elemento de cierre. Este diseño permite una mayor capacidad de flujo y una caída de presión reducida en comparación con las válvulas de puerto único. Las válvulas de doble puerto se utilizan a menudo en aplicaciones de alto flujo o donde se requiere redundancia.

Cuerpo de válvula de tres vías

Los cuerpos de válvulas de tres vías tienen tres puertos, lo que permite mezclar o desviar corrientes de flujo. Se utilizan comúnmente en sistemas de control de temperatura, como en intercambiadores de calor o aplicaciones HVAC, donde un fluido puede dirigirse a un circuito de calefacción o refrigeración.

Actuadores de válvula lineal

Los actuadores de válvulas lineales son los dispositivos que proporcionan la fuerza motriz para operar el vástago de la válvula y posicionar el elemento de cierre.

Actuadores neumáticos

Los actuadores neumáticos utilizan aire comprimido para accionar el vástago de la válvula, lo que proporciona un método de actuación sencillo y fiable. Son adecuados para aplicaciones que requieren tiempos de respuesta rápidos y se utilizan comúnmente en sistemas de automatización y control de procesos.

Actuadores eléctricos

Los actuadores eléctricos utilizan un motor eléctrico y un tren de engranajes para convertir el movimiento giratorio en movimiento lineal, impulsando el vástago de la válvula. Ofrecen un control de posicionamiento preciso y son adecuados para aplicaciones que requieren un control de flujo preciso y repetible. Los actuadores eléctricos se utilizan ampliamente en automatización industrial, sistemas HVAC y plantas de tratamiento de agua.

Actuadores hidráulicos

Los actuadores hidráulicos utilizan fluido hidráulico presurizado para proporcionar la fuerza motriz al vástago de la válvula. Son capaces de generar altas fuerzas de empuje y son adecuados para aplicaciones que requieren válvulas de gran tamaño o diferenciales de presión altos. Los actuadores hidráulicos se encuentran comúnmente en aplicaciones de petróleo y gas, generación de energía y marinas.

Actuadores electrohidráulicos

Los actuadores electrohidráulicos combinan las ventajas del accionamiento eléctrico e hidráulico, utilizando un motor eléctrico para accionar una bomba hidráulica que genera la presión de fluido necesaria. Proporcionan un control preciso y capacidades de alto empuje, lo que los hace adecuados para aplicaciones exigentes en el control de procesos y las industrias aeroespaciales.

Ventajas de las válvulas lineales

Las válvulas lineales ofrecen varias ventajas sobre otros tipos de válvulas:

• Control de flujo preciso, especialmente a caudales bajos
• Apagado confiable
• Resistencia a la cavitación en comparación con las válvulas rotativas
• Mantenibilidad

Desventajas de las válvulas lineales

A pesar de sus numerosas ventajas, las válvulas lineales también tienen algunos inconvenientes:

• Actuación más lenta en comparación con las válvulas rotativas
• Mayor tamaño y mayor costo que las válvulas rotativas
• Potencial de fugas en el asiento

Aplicaciones

Las válvulas lineales se utilizan en una amplia gama de industrias y aplicaciones, que incluyen:

• Control de nivel de líquido
• Control de flujo que requiere ganancia constante
• Control de temperatura (intercambiadores de calor EG)
• Aplicaciones de alta caída de presión
• Servicio de encendido/apagado frecuente

Preguntas frecuentes

¿Qué es la compensación de válvula lineal?

El desplazamiento lineal de la válvula se refiere a la distancia entre la línea central del vástago de la válvula y la línea central del cuerpo de la válvula o la superficie del asiento. Esta compensación permite mejores características de flujo y reduce el desgaste de las superficies de asiento en comparación con los diseños en línea.

¿Qué es la válvula de control lineal?

Una válvula de control lineal es un tipo de válvula lineal diseñada específicamente para el control preciso de variables de proceso, como caudal, presión o temperatura. Por lo general, cuentan con un borde caracterizado y un posicionador para un posicionamiento preciso y repetible del elemento de cierre.

¿Qué es la válvula de movimiento lineal?

Una válvula de movimiento lineal es una válvula que utiliza un actuador lineal para mover el elemento de cierre en línea recta, perpendicular a la trayectoria del flujo, para controlar el flujo. Esto contrasta con las válvulas de movimiento giratorio, que utilizan un movimiento giratorio para posicionar el elemento de cierre.

¿Qué es una válvula de expansión lineal?

Una válvula de expansión lineal es un tipo de válvula de control de refrigeración que regula el flujo de refrigerante hacia el evaporador en función de la temperatura y la presión del refrigerante que sale del evaporador. Mantiene un sobrecalentamiento constante en la salida del evaporador, lo que garantiza un rendimiento óptimo del sistema.

¿Qué es una válvula solenoide lineal?

Una válvula de solenoide lineal es una válvula que utiliza una bobina de solenoide para generar un campo magnético, que acciona un émbolo o armadura para abrir o cerrar la válvula. Las válvulas de solenoide lineales brindan tiempos de respuesta rápidos y se usan comúnmente en sistemas de control neumáticos e hidráulicos.

¿Cuál es la diferencia entre válvulas lineales y no lineales?

Las válvulas lineales tienen un elemento de cierre que se mueve en línea recta, proporcionando un caudal que es directamente proporcional al recorrido de la válvula. Las válvulas no lineales, como las válvulas rotativas o las válvulas de control caracterizadas, tienen una relación no lineal entre el recorrido de la válvula y el caudal, lo que permite un control más preciso sobre una gama más amplia de condiciones de flujo.

¿Qué son las válvulas rotativas y las lineales?

Las válvulas rotativas utilizan un movimiento giratorio para colocar el elemento de cierre, generalmente una bola, un disco o un tapón, para controlar el flujo. Las válvulas lineales, por otro lado, utilizan un movimiento lineal para mover el elemento de cierre, generalmente un globo o compuerta, en línea recta perpendicular a la trayectoria del flujo. Las válvulas rotativas son generalmente más compactas y tienen velocidades de actuación más rápidas, mientras que las válvulas lineales brindan mejores capacidades de estrangulamiento y rendimiento de sellado.

¿Cuál es la diferencia entre válvulas de control lineales y iguales?

Las válvulas de control lineal tienen una relación lineal entre el recorrido de la válvula y el caudal, lo que significa que un cambio en la posición de la válvula da como resultado un cambio proporcional en el caudal. Las válvulas de control de igual porcentaje tienen una relación no lineal, donde el cambio en el caudal es proporcional al caudal actual, lo que proporciona un control más preciso sobre una gama más amplia de condiciones de flujo.

Conclusión

Las válvulas lineales son componentes vitales en diversas aplicaciones industriales y ofrecen control de flujo preciso, cierre confiable y resistencia a la cavitación. Con una variedad de tipos de válvulas, actuadores y configuraciones de cuerpo, las válvulas lineales se pueden adaptar para cumplir con los requisitos específicos de diferentes industrias y aplicaciones.

Al comprender los principios de funcionamiento, las ventajas y las limitaciones de las válvulas lineales, los ingenieros y técnicos pueden seleccionar la válvula más adecuada para sus necesidades de control de flujo, garantizando un rendimiento y confiabilidad óptimos del sistema.