Ingeniería de Procesos · Piping & Valvulería
GUÍA TÉCNICA DE
Valvulería
INDUSTRIAL
Clasificación técnica de los 18 tipos de válvulas fundamentales en la industria de procesos.
Referencia normativa: API 600 · API 623 · ANSI/FCI 70-2 · IEC 60534 · EN 736 · PED 2014/68/UE
Autor: Antonio Vázquez
Ingeniero Mecánico Senior | AZCATEC
Introducción Técnica
Una válvula industrial es un dispositivo mecánico que controla el paso, la dirección, la presión o el caudal. Su correcta selección requiere conocer la estanqueidad, la capacidad reguladora, el trim, el coeficiente de caudal, las conexiones y el accionamiento.
ANSI/FCI 70-2
Estanqueidad
La estanqueidad es la capacidad de una válvula para impedir el paso del fluido en posición de cierre. Se cuantifica como la tasa de fuga admisible a través del asiento, medida en condiciones normalizadas. La norma establece seis clases:
| Clase | Fuga máxima admisible | Aplicación típica |
|---|---|---|
| Clase I | Sin ensayo requerido | Servicio general no crítico |
| Clase II | 0,5 % del Cv nominal | Control de proceso estándar |
| Clase III | 0,1 % del Cv nominal | Control con baja fuga admisible |
| Clase IV | 0,01 % del Cv nominal | Servicio más exigente estándar |
| Clase V | 5×10⁻⁴ ml/min·bar·mm Ø | Fluidos peligrosos, alta presión |
| Clase VI | Burbujas/min (tabla FCI) | Hermeticidad casi total (PTFE) |
Referencia práctica: la válvula de bola con asientos de PTFE alcanza habitualmente clase V–VI; la mariposa concéntrica rara vez supera clase III; la compuerta degrada su clase con el uso continuado.
Dinámica de fluidos
Capacidad reguladora
Describe cómo varía el caudal en función del grado de apertura. Esta relación (característica intrínseca) determina la precisión y la estabilidad del control en lazo cerrado:
Lineal
El caudal varía proporcionalmente al desplazamiento del obturador. Cada incremento de apertura produce el mismo incremento de caudal. Adecuada cuando la pérdida de carga en la válvula es dominante y constante. Típica de la válvula de globo.
Igual Porcentaje (=%)
Cada incremento de apertura produce un aumento porcentual constante sobre el caudal actual. Mayor sensibilidad a bajas aperturas. Compensa bien las variaciones de presión diferencial en la instalación. La más empleada en control de proceso.
Apertura Rápida
Gran incremento de caudal en los primeros grados de apertura, saturando rápidamente. No sirve para regulación precisa. Característica de válvulas de apertura/cierre rápido (solenoides, seguridad).
API 600 / API 623
El Concepto de Trim
El término trim designa el conjunto de partes internas de una válvula en contacto directo con el fluido de proceso (obturador, asientos, vástago). La selección del trim es una decisión crítica: a mayor severidad del servicio, se requiere mayor aleación.
| Trim API | Obturador / Vástago | Asiento | Aplicación Típica |
|---|---|---|---|
| Trim 1 | Acero al carbono | Acero al carbono | Servicio general, agua, vapor a baja temperatura |
| Trim 5 | Acero inox. 316 | Acero inox. 316 | Servicios corrosivos moderados, agua tratada |
| Trim 8 | Inconel / 13Cr | Stellite (Co-Cr) | Alta temperatura, vapor, servicios abrasivos |
| Trim 12 | Acero inox. 316 | Stellite | Fluidos corrosivos + abrasivos, refinerías |
| Trim 13 | Inconel 625 | Inconel 625 | Fluidos muy corrosivos, H₂S, ácidos, offshore |
| PTFE/RPTFE | Acero inox. | PTFE / RPTFE | Productos químicos, cierre hermético clase VI |
| Hard faced | Stellite / WC | Stellite / WC | Erosión severa, arenas, sólidos abrasivos |
Dimensionamiento
Coeficiente de Caudal (Kv/Cv)
El coeficiente de caudal es el parámetro fundamental para el dimensionamiento, indicando la capacidad de flujo que la válvula permite a una pérdida de carga determinada. Seleccionarlo adecuadamente evita sobredimensionamiento o cavitación.
Kv (Métrico)
Representa el caudal de agua en m³/h a 16°C que pasa a través de la válvula (totalmente abierta) con una pérdida de carga de 1 bar. Norma IEC 60534.
Cv (Imperial)
Representa el caudal de agua en US gpm (galones por minuto) a 60°F que pasa a través de la válvula con una pérdida de carga de 1 psi. Norma ISA S75.01.
CONVERSIÓN PRÁCTICA: Kv = 0.865 · Cv | Cv = 1.156 · Kv
ANSI/ASME B16.5
Tipos de conexión
Bridada (Flanged)
Bridas unidas mediante tornillería y junta. Permite desmontaje para mantenimiento sin cortar la tubería. La más extendida en la industria de procesos.
Soldada a tope (Butt Weld / BW)
Extremos soldados directamente al tubo con bisel. Máxima integridad estructural y estanqueidad, eliminando fugas. Obligatoria en alta presión/temperatura o fluidos peligrosos.
Wafer / Lug (entre bridas)
Sujeta entre bridas mediante espárragos pasantes (Wafer) o tornillos independientes (Lug). El diseño Lug permite desmontar un lado de la línea. Reduce peso y coste.
Roscada (NPT/BSP)
Solución económica para diámetros pequeños. No recomendada con vibraciones.
Soldada enchufe (SW)
Tubo dentro de enchufe y soldado perimetralmente. Diámetros pequeños.
HAZOP / Seguridad
Accionamiento y Seguridad
Posición de reposo y de seguridad (HAZOP)
Es el estado que adopta la válvula de forma automática al perder la energía de actuación (eléctrica o neumática). Se define mediante el análisis de riesgos:
- FC (Fallo Cierra / Fail Close): Ante un fallo, la válvula se cierra automáticamente. Obligatoria para aislar líneas de reactivos peligrosos o fluidos a alta presión.
- FA (Fallo Abre / Fail Open): Ante un fallo, la válvula se abre al 100%. Fundamental en alivios de presión, venteos o agua de refrigeración.
- FL (Fallo Última Posición): La válvula se queda bloqueada mecánicamente en la posición exacta que tenía instantes antes de la pérdida de energía.
Neumático Simple Efecto (SE)
El aire actúa en un sentido; el retorno lo realiza un muelle. Define intrínsecamente la posición FA o FC. Solución más fiable en seguridad.
Neumático Doble Efecto (DE)
El aire actúa en ambas cámaras. No tiene posición de seguridad intrínseca. Requiere acumulador (booster) para garantizar FA o FC.
Actuador Eléctrico
Motor con tren de engranajes. Automatización completa. Para seguridad requiere batería de respaldo (UPS).
Manual (Volante / Maneral)
La posición (NA – Normalmente Abierta / NC – Normalmente Cerrada) la define el operador.
Catálogo de Válvulas
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Ninguna válvula coincide con los criterios
Resumen Comparativo (Matriz de Selección)
* El valor indicado corresponde a la variante de mayor prestación. La selección final debe basarse en la hoja de datos específica del proyecto.
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