La válvula de bola o esfera es un dispositivo diseñado para interrumpir el paso del fluido, pero no está diseñada para ser utilizada como válvula de regulación de caudal. Se abre mediante un giro de 90° del eje que está unido a la esfera o bola, de tal forma que permite el paso del fluido cuando está alineada la perforación de la bola, con la entrada y la salida de la válvula. Su diseño es bastante sencillo y muy versátil.
La válvula de bola es uno de los tipos de válvulas más comunes hoy en día. Pero si se utiliza para un servicio de regulación, esto lleva al deterioro de la válvula, un desgaste excesivo del asiento de cierre, turbulencias internas y al aumento del par de accionamiento.
Las válvulas de bola no ofrecen un control muy preciso porqué su ajuste no es proporcional a la gran cantidad de flujo que proporciona el orificio abierto. El par tan alto necesario para ajustar las válvulas de bola no permite un ajuste fino cerca de la posición de cerrado y abierto.
El mecanismo de cierre de estas válvulas es el denominado de 1/4 de vuelta. Si se abre la válvula completamente y simulamos el pase de un fluido por su interior, se observa que no hay ningún elemento que perturbe su paso. Es lo que denominamos paso total. El diámetro interior de la bola o esfera es el mismo que el diámetro interior del cuerpo de la válvula.
Debido a estas características, la pérdida de carga de la válvula es muy baja, casi nula. Si giramos el obturador 45° para simular la acción de regulación, el paso por el obturador se limita considerablemente. Los puntos de entrada provocan un aumento considerable de la pérdida de carga en el sistema.
Esto es debido a la turbulencia del fluido que se crea en el interior de la válvula, por esta razón el giro de 1/4 de vuelta en este tipo de válvulas no ofrece un control preciso, lo que significa que es muy complicado realizar una correcta regulación del fluido con una válvula de bola.
Si continuamos cerrando el paso, girando más el obturador, los puntos de entrada del fluido son más reducidos. Esto supone un aumento exponencial de la pérdida de carga, casi no hay paso del fluido y el que pasa, es turbulento.
Cuando se necesita un control preciso del proceso o aplicación, es recomendable instalar válvulas de globo o asiento, las cuales ofrecen un mayor control y precisión de regulación que las válvulas de bola, siempre y cuando el proceso y la instalación lo permitan.
En el mercado, la válvula de control más común es la de asiento o globo, considerándose el modelo adecuado porqué son adecuadas para regular el flujo, mientas que las válvulas de bola son adecuadas para aplicaciones todo/nada (On/Off). La válvula de bola es para uso exclusivo en la posición totalmente abierta o cerrada. Esta no es adecuada para su uso en una posición de apertura parcial, tal como el control de caudal.
La válvula de bola utiliza un anillo de PTFE conformado como asiento de la válvula. Si la válvula se utiliza en posición parcialmente abierta, la presión se aplica sólo a una parte del asiento, lo cual causa que el asiento de la válvula se deforme. Si el asiento de la válvula se deforma, sus propiedades de cierre se pierden y esta fugará como consecuencia de ello.
La elección de una válvula dependerá también del caudal, la presión y el tipo de fluido transportado, lo que determinará los materiales que componen la válvula. Para seleccionar una válvula, se deberán conocer los parámetros relacionados con el funcionamiento del circuito:
- La presión; es esencial para evitar sobredimensionar o infradimensionar la válvula y que se produzcan fugas en un futuro.
- Caudal del fluido y la velocidad de circulación. El caudal y la velocidad nominal son elementos necesarios a la hora de elegir la válvula correcta, especialmente si se va a utilizar para regular dicho caudal.
- Presión de servicio; presión a la que se somete el fluido en la válvula.
- Diámetro nominal (DN) de la válvula; Este criterio es imprescindible para evitar tanto el sobredimensionamiento de la válvula, que podría conducir a un funcionamiento inestable de la instalación, como el infradimensionamiento, para evitar caídas de presión significativas que dañarían la válvula muy rápido.
- Temperatura de servicio; temperatura del fluido en circulación y temperatura ambiente. Es importante conocer estas temperaturas extremas para poder elegir la válvula que pueda funcionar bajo estas condiciones, así como los materiales utilizados para fabricar el cuerpo, el sistema de cierre y las piezas de sellado.
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