Una válvula de cilindro de buceo o válvula de pilar es una válvula de cierre atornillada de alta presión operada manualmente instalada en el cuello de un cilindro de buceo para controlar el flujo de gas respirable hacia y desde el recipiente a presión y para proporcionar una conexión con el regulador de buceo o látigo de llenado. . [1] Las válvulas de cilindro generalmente se mecanizan en latón y se terminan con una capa protectora y decorativa de cromado . [2] Un tubo de inmersión de metal o plástico o un tubo de válvula atornillado en la parte inferior de la válvula se extiende dentro del cilindro para reducir el riesgo de que líquidos o partículas contaminantes del cilindro entren en los conductos de gas cuando el cilindro está invertido y se bloqueen o atasquen. El regulador. [3] [4]
Las válvulas de cilindro se clasifican según cuatro aspectos básicos: la especificación de rosca para la fijación al cilindro, la conexión al regulador, la presión nominal y algunas características distintivas funcionales. Las normas relacionadas con las especificaciones y la fabricación de válvulas para cilindros incluyen la norma ISO 10297 y la norma CGA V-9 para válvulas para cilindros de gas. [5]
El cuerpo de la válvula generalmente se mecaniza a partir de una fundición o forja de latón sólido, que se atornilla en la rosca del cuello del cilindro y se sella con una junta tórica o cinta para roscas. La salida está mecanizada para adaptarse a uno de los sistemas de conexión de regulador de buceo estándar y se proporciona un paso de gas desde el interior del cilindro hasta la conexión del regulador. El control del flujo de gas a través del conducto de gas se realiza abriendo y cerrando un orificio de válvula mecanizado en el cuerpo de la válvula, girando la perilla de la válvula para accionar el eje de la válvula que mueve el asiento de la válvula hacia o alejándose del orificio. El husillo se acopla con el asiento de la válvula mediante una ranura plana o un casquillo cuadrado en el extremo interior del husillo, que pasa a través del sello del husillo en el casquete de la válvula. La rotación del asiento lo impulsa a lo largo de su eje sobre una rosca concéntrica al orificio. El husillo suele estar sellado mediante una junta tórica en el lugar donde pasa a través del capó, y las cargas axiales sobre el husillo suelen ser soportadas por una arandela de teflón o similar de bajo coeficiente de fricción. Se han utilizado otras disposiciones, pero la descrita es muy común y se conoce como válvula balanceada porque la presión del gas en el cilindro se ejerce a ambos lados del asiento de la válvula cuando no está sellada, porque el gas puede escaparse. los hilos del asiento. Históricamente, también se utilizaban otras dos disposiciones de husillo, la válvula desequilibrada en la que se sella la periferia del asiento y la válvula sin prensaestopas, en la que el asiento de la válvula no gira, sino que se sella en el cuerpo de la válvula detrás de un diafragma. La salida de la válvula está conectada a un regulador para bucear o a un látigo de llenado para cargar. La válvula debe estar abierta para estas operaciones y cerrada para mantener el gas dentro del cilindro para su almacenamiento. [6] [3]
El cuello del cilindro es la parte del extremo que tiene forma de cilindro concéntrico estrecho y rosca interna para adaptarse a una válvula de cilindro. Las roscas del cilindro pueden tener dos configuraciones básicas: rosca cónica y rosca paralela. [1] La especificación de la rosca de la válvula debe coincidir exactamente con la especificación de la rosca del cuello del cilindro. Las roscas del cuello que no coinciden correctamente pueden fallar bajo presión, lo que puede tener consecuencias fatales. [7] [8] [9] [10] Las roscas paralelas son más tolerantes a la extracción y reinstalación repetidas de la válvula para inspección y prueba. [11] : t9
Existen varios estándares para roscas de cuello, estos incluyen:
Los hilos paralelos se fabrican según varios estándares:
Los 3/4"NGS y 3/4"BSP son muy similares, tienen el mismo paso y un diámetro de paso que sólo difiere en aproximadamente 0,2 mm (0,008 pulgadas), pero no son compatibles, ya que las formas de las roscas son diferentes.
Todas las válvulas de rosca paralela se sellan mediante una junta tórica en la parte superior de la rosca del cuello que sella en un chaflán o escalón en el cuello del cilindro y contra la brida de la válvula.
Una junta tórica de goma forma un sello entre el metal de la válvula del cilindro y el metal del regulador de buceo . Se pueden utilizar juntas tóricas de fluoroelastómero (por ejemplo, vitón ) con cilindros llenos de mezclas de gases respirables ricos en oxígeno para reducir el riesgo de incendio. [18] Hay dos tipos básicos de conexión de válvula de cilindro a regulador de uso general para cilindros de buceo. Ambos se utilizan mucho para botellas que contienen aire y, en muchos países, también para otros gases respirables para el buceo:
El conector de yugo, también conocido como abrazadera en A o conector internacional, es un componente del regulador que se ajusta alrededor del cuerpo de la válvula en la salida y presiona la junta tórica de salida de la válvula contra el asiento de entrada del regulador. La conexión se describe oficialmente como conexión CGA 850 yugo. [19] El tornillo de sujeción del yugo se atornilla firmemente con la mano para garantizar el contacto de metal con metal entre la válvula y el regulador para limitar suficientemente la junta tórica contra la extrusión. Apretar demasiado puede hacer que el yugo sea imposible de quitar más adelante sin herramientas. El sello se crea sujetando la junta tórica montada en una ranura en la cara de la válvula entre las superficies del regulador y la válvula. Cuando se abre la válvula, la presión del cilindro expande la junta tórica contra la superficie exterior de la ranura de la junta tórica en la válvula y la cara de la entrada del regulador. Este tipo de conexión es sencilla, económica y muy utilizada en todo el mundo. Se utilizan varios tamaños de juntas tóricas y tanto el diámetro total como el de sección pueden variar, pero el tamaño correcto de la válvula es necesario para un sellado confiable y para que la junta tórica no se caiga fácilmente durante la manipulación y el almacenamiento. Tiene una presión máxima de 240 bar y no está bien protegido contra la sobrepresurización. Una fuerza de sujeción insuficiente puede permitir que la presión estire ligeramente la estructura del yugo, abriendo un espacio entre las caras de sellado de la válvula y el regulador suficiente para extruir la junta tórica a través del espacio, lo que resulta en una fuga potencialmente catastrófica. Un efecto similar puede ocurrir si la primera etapa choca contra el entorno, flexionando el yugo lo suficiente como para abrir un espacio. Cuando se encuentra bajo el agua, lo más probable es que esto ocurra en un entorno elevado donde el buceador no puede realizar un ascenso de emergencia inmediato. El riesgo de esta causa de extrusión de la junta tórica es aproximadamente proporcional a la presión en el cilindro y es menor para una estructura de yugo más rígida. [20] [3] Los reguladores más antiguos pueden tener un yugo clasificado para 200 bar, y es posible que no se ajusten a válvulas más recientes de 240 bar.
En los conectores de rosca DIN , el regulador se atornilla a la válvula del cilindro, atrapando la junta tórica de forma segura entre la cara de sellado de la válvula y la ranura de la junta tórica en el regulador. Son más confiables que las abrazaderas en A porque la junta tórica está bien protegida y el conjunto es considerablemente más rígido y tiene un perfil más bajo, lo que hace que la extrusión de la junta tórica bajo impacto sea menos probable, pero los operadores en muchos países no utilizan ampliamente las abrazaderas DIN. conectores de llenado en compresores o válvulas de cilindros que tienen accesorios DIN, por lo que un buceador que viaje al extranjero con un sistema DIN puede necesitar llevar un adaptador, ya sea para conectar el regulador DIN a un cilindro alquilado o para conectar una manguera de llenado con abrazadera en A a una válvula de cilindro DIN. La conexión DIN es un poco más compleja de fabricar, pero si el sello es bueno cuando se abre la válvula, es probable que permanezca en buen estado durante toda la inmersión, incluso si se golpea contra una superficie sólida y, en consecuencia, es la preferida por los buceadores técnicos incluso cuando el yugo El ajuste es más popular en general. Las conexiones DIN están disponibles en dos especificaciones; para presiones de trabajo hasta 232 bar, y para 300 bar. El conector regulador de 200 bar con cinco roscas de diseño original no sellará una válvula de 300 bar, evitando una posible sobrecarga, especialmente de la manguera de alta presión y el manómetro sumergible, pero el conector de entrada del regulador DIN de 300 bar con siete roscas está disponible en casi todos los modelos recientes. Los reguladores son compatibles con válvulas de 200 y 232 bar, así como con válvulas de 300 bar. La forma de la rosca es G5/8" x 14 tpi. La junta tórica se coloca en una ranura en el regulador. Se utilizan comúnmente dos tamaños de junta tórica. [3]
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Hay adaptadores disponibles para permitir la conexión de reguladores DIN a válvulas de cilindros de yugo (abrazadera en A o adaptador de yugo) y para conectar reguladores de yugo a válvulas de cilindros DIN. [21] Existen dos tipos de adaptadores para válvulas DIN: adaptadores de enchufe y adaptadores de bloque. Los adaptadores de enchufe se atornillan en un casquillo de válvula DIN de 5 hilos, están clasificados para 232/240 bar y solo se pueden utilizar con válvulas diseñadas para aceptarlos. Estos se pueden reconocer por un hoyuelo opuesto a la abertura de salida, que se utiliza para ubicar el tornillo de una abrazadera en A. Los adaptadores de bloque generalmente están clasificados para 200 bar y se pueden utilizar con casi cualquier válvula DIN de 5 roscas y 200 bar. Los adaptadores de abrazadera en A o de yugo constan de una abrazadera de yugo con un conector DIN en línea. Son ligeramente más vulnerables a la extrusión de la junta tórica que las abrazaderas de yugo integrales, debido a una mayor influencia en el regulador de primera etapa.
Varios fabricantes comercializan una primera etapa idéntica, que varía únicamente en la elección de la conexión de la válvula del cilindro. En estos casos es posible comprar componentes originales para convertir el yugo a DIN y viceversa. La complejidad de la conversión puede variar y las piezas no suelen ser intercambiables entre fabricantes. La conversión de los reguladores Apeks es especialmente sencilla y sólo requiere una llave Allen y una llave de estrella .
También existen válvulas para botellas de buceo que contienen gases distintos del aire:
Los componentes internos y otros componentes reemplazables de las válvulas suelen ser intercambiables entre otras válvulas del mismo fabricante para un servicio similar. [3]
El volante o perilla de la válvula es un accesorio de goma, plástico o metal moleteado o estriado unido al eje de la válvula y que se utiliza para girar el eje para abrir y cerrar la válvula. El caucho duro o el plástico resistente son los materiales habituales en los modelos más recientes, que suelen incorporar empuñaduras moldeadas y un inserto de metal para acoplarse a la parte cuadrada o plana del eje, al que suelen estar unidos mediante una tuerca ranurada. [3]
El tubo de inmersión, tubo antisuciedad o tubo de válvula es un tubo corto atornillado en el orificio en la parte inferior del cuerpo de la válvula, que se proyecta hacia el espacio interno del cilindro. Su función es evitar que cualquier residuo suelto dentro del cilindro entre en los conductos de salida si el cilindro está invertido en uso, ya que dicho material puede obstruir o atascar el regulador. Originalmente se fabricaban principalmente con tubos de latón, pero a menudo también se fabrican con plástico, pero el latón sigue siendo el preferido para mezclas de gases con una fracción alta de oxígeno, ya que presenta un menor riesgo de incendio. Algunos tubos de inmersión tienen un filtro adjunto al extremo inferior, a menudo hecho de latón sinterizado, pero la mayoría tiene una abertura simple. [18] [3]
Las válvulas de yugo tienen una capacidad nominal de entre 200 y 240 bar, y no parece haber ningún detalle de diseño mecánico que impida la conexión entre los accesorios del yugo, aunque algunas abrazaderas de yugo más antiguas no encajan sobre la popular válvula de cilindro de combinación DIN/yugo de 232/240 bar como el yugo es demasiado estrecho.
Las válvulas DIN se fabrican con presiones nominales de 200 bar y 300 bar. El número de roscas y la configuración detallada de las conexiones están diseñados para evitar combinaciones incompatibles del accesorio de llenado o del regulador con la válvula del cilindro. [21]
El tipo de válvula de cilindro más comúnmente utilizado es la válvula plana de salida única, a veces conocida como "válvula K", [6] que permite la conexión de un solo regulador y no tiene función de reserva. Simplemente se abre para permitir el flujo de gas o se cierra para cerrarlo. Se utilizan varias configuraciones, con opciones de conexión DIN o abrazadera A y disposiciones de husillo vertical o transversal.
Hasta la década de 1970, cuando los manómetros sumergibles en los reguladores se volvieron de uso común, los cilindros de buceo a menudo usaban un mecanismo de reserva mecánico para indicar al buceador que el cilindro estaba casi vacío. El suministro de gas se cortaba automáticamente mediante una válvula accionada por resorte cuando la presión del gas alcanzaba la presión de reserva. Para liberar la reserva, el buzo tiraba hacia abajo de una varilla que corría a lo largo del costado del cilindro y que activaba una palanca para abrir una válvula de derivación. Luego, el buceador terminaría la inmersión antes de que se consumiera la reserva. La reserva podría ajustarse según la rigidez del resorte, típicamente 300 libras por pulgada cuadrada (21 bar) para un solo cilindro, pero para juegos gemelos 500 libras por pulgada cuadrada (34 bar) y juegos triples 700 libras por pulgada cuadrada (48 bar). [6] : 266 [25] En ocasiones, los buzos activaban inadvertidamente el mecanismo mientras se ponía el equipo o realizaba un movimiento bajo el agua y, sin darse cuenta de que ya se había accedido a la reserva, podía encontrarse sin aire en profundidad sin previo aviso. [1] [4] Estas válvulas se conocieron como "válvulas J" por ser el elemento "J" en uno de los primeros catálogos de fabricantes de equipos de buceo. La válvula de yugo sin reserva estándar en ese momento era el elemento "K" y, a menudo, todavía se la conoce como "válvula K". [6] Los buceadores profesionales todavía utilizan ocasionalmente las válvulas J en condiciones de visibilidad cero, donde el manómetro sumergible (SPG) no se puede leer. Si bien la industria del buceo recreativo ha descontinuado en gran medida el soporte y las ventas de la válvula J, el Departamento de Defensa de los EE. UU., la Marina de los EE. UU., [26] NOAA (la Administración Nacional Oceanográfica y Atmosférica) y OSHA (la Administración nacional de Seguridad y Salud Ocupacional) todos todavía permiten o recomiendan el uso de válvulas J como alternativa a un cilindro de rescate o como alternativa a un manómetro sumergible. [26] Por lo general, no están disponibles en tiendas de buceo recreativo, pero todavía están disponibles en algunos fabricantes. Pueden ser significativamente más caras que las válvulas K del mismo fabricante.
Menos común en las décadas de 1950 y 1970 era una "válvula R" que estaba equipada con una restricción que dificultaba la respiración a medida que el cilindro se acercaba al agotamiento, pero que permitiría una respiración menos restringida si el buzo comenzaba a ascender y la presión ambiental del agua. disminuye, proporcionando un mayor diferencial de presión sobre el orificio. Nunca fue particularmente popular porque si era necesario que el buzo descendiera durante la salida de una cueva o un naufragio, la respiración se volvería progresivamente más difícil a medida que el buzo se adentraba más, hasta volverse imposible hasta que el buceador pudiera ascender a una presión ambiental lo suficientemente baja. [6]
Las válvulas de reserva fabricadas por Dräger tenían una función similar a la válvula J accionada por resorte, pero la válvula de reserva pasaba completamente por alto la válvula principal cuando se abría. Poseidon en un momento comercializó un colector para cilindros gemelos que presentaba un par de válvulas simples en los cilindros, con una válvula de reserva montada en el bloque de salida central del colector. Este mecanismo retenía la presión de reserva en ambos cilindros, donde la disposición habitual con cilindros múltiples era retener el gas de reserva en un solo cilindro, por lo que necesitaba el uso de diferentes resortes para mantener una proporción aproximadamente constante del suministro total de gas.
Al llenar el cilindro, la válvula J obstruirá el flujo de gas hacia adentro a menos que se abran las válvulas principal y de reserva.
Las válvulas de los cilindros Y y H tienen dos salidas, cada una con su propia válvula, lo que permite conectar dos reguladores al cilindro. [27] Si un regulador "fluye libremente", que es un modo de falla común, o se congela, lo que puede ocurrir en agua por debajo de aproximadamente 5 °C, su válvula se puede cerrar y el cilindro respira desde el regulador conectado a la otra válvula. La diferencia entre una válvula H y una válvula Y es que el cuerpo de la válvula Y se divide en dos postes aproximadamente a 90° entre sí y a 45° del eje vertical, pareciendo una Y, mientras que una válvula H generalmente está ensamblada. desde una válvula diseñada como parte de un sistema múltiple con un poste de válvula adicional conectado al receptáculo del colector, con los postes de válvula paralelos y verticales, que se parece un poco a una H. Las válvulas en Y también se conocen como "válvulas de tirachinas" debido a su apariencia. [28] Otro estilo de válvula de salida doble tiene las aberturas a 90° entre sí y con respecto a la línea central del cilindro. Se utilizan en cilindros de rebreather para que se pueda instalar un regulador de rescate además del regulador de suministro del rebreather.
Algunos modelos de válvulas de cilindro tienen husillos axiales, alineados con el eje del cilindro, y no están direccionados. Las válvulas de eje lateral estándar tienen la perilla de la válvula en el lado derecho del buzo cuando están montadas en la parte trasera. Las válvulas de husillo lateral utilizadas con colectores deben ser un par de manos: una con la perilla hacia la derecha y la otra con la perilla hacia la izquierda, pero en todos los casos la válvula se abre girando la perilla en el sentido contrario a las agujas del reloj y se cierra girándola en el sentido de las agujas del reloj. . Esta es la convención con casi todas las válvulas para todos los propósitos. Los buceadores de montaje lateral utilizan válvulas de husillo lateral izquierdo y derecho. Estas pueden ser válvulas de colector obturadas o fabricadas especialmente para ese propósito. [29] [30]
Las válvulas que pueden ensamblarse como válvulas de salida simple o doble, o como válvulas emparejadas de un sistema múltiple, se conocen como válvulas modulares. Generalmente están disponibles como válvulas izquierda y derecha, con una segunda salida sin válvula en la que se puede atornillar un tapón ciego, una segunda válvula o el extremo de un colector simple o de aislamiento. La salida secundaria de un lado puede tener rosca izquierda, normalmente indicada por una ranura alrededor del hexágono de la tuerca, ya que los colectores suelen tener algún ajuste de distancia entre centros girando el colector sobre su eje, lo que lo atornillará dentro o fuera de ambas válvulas. al mismo tiempo. Esto hace necesario tener roscas coincidentes en los tapones o válvulas secundarias. [31] [32] [33]
Poseidon introdujo un sistema de válvulas modular más complejo, donde se podía ensamblar una amplia variedad de configuraciones a partir de un conjunto de piezas estandarizadas.
Algunas normas nacionales exigen que la válvula del cilindro incluya un disco de ruptura , un dispositivo de alivio de presión que liberará el gas antes de que el cilindro falle en caso de sobrepresurización. [1] Si un disco de explosión se rompe durante una inmersión, todo el contenido del cilindro se perderá en muy poco tiempo. El riesgo de que esto le suceda a un disco correctamente clasificado, en buenas condiciones y con un cilindro correctamente lleno es muy bajo. La protección contra sobrepresión del disco de explosión se especifica en el estándar CGA S1.1. Estándar para dispositivos de alivio de presión. [5] La presión de ruptura del disco de explosión generalmente se estima entre el 85% y el 100% de la presión de prueba. [11]
Componentes adicionales para comodidad, protección u otras funciones, no necesarios directamente para la función como válvula.
Un colector de cilindros es un tubo que conecta dos cilindros entre sí para que el contenido de ambos pueda suministrarse a uno o más reguladores. [26] [34] : 164, 165 Hay tres configuraciones de colector comúnmente utilizadas. El tipo más antiguo es un tubo con un conector en cada extremo que se conecta a la salida de la válvula del cilindro y una conexión de salida en el medio, a la que se conecta el regulador. Una variación de este patrón incluye una válvula de reserva en el conector de salida. Los cilindros están aislados del colector cuando están cerrados y el colector se puede conectar o desconectar mientras los cilindros están presurizados. [34] [6]
Más recientemente, se encuentran disponibles colectores que conectan los cilindros en el lado del cilindro de la válvula, dejando la conexión de salida de la válvula del cilindro disponible para la conexión de un regulador. Esto significa que la conexión no se puede realizar ni romper mientras los cilindros están presurizados, ya que no hay una válvula para aislar el colector del interior del cilindro. Este aparente inconveniente permite conectar un regulador a cada cilindro y aislarlo de la presión interna de forma independiente, lo que permite aislar un regulador que funciona mal en un cilindro y al mismo tiempo permitir que el regulador del otro cilindro acceda a todo el gas en ambos cilindros. [34] Estos colectores pueden ser simples o pueden incluir una válvula de aislamiento en el colector, que permite aislar el contenido de los cilindros entre sí. Esto permite aislar y asegurar el contenido de un cilindro para el buceador si una fuga en la rosca del cuello del cilindro, la conexión del colector o el disco de explosión en el otro cilindro causa que se pierda su contenido. [34] Un sistema de colector relativamente poco común es una conexión que se atornilla directamente en las roscas del cuello de ambos cilindros y tiene una sola válvula para liberar gas a un conector para un regulador. Estos colectores pueden incluir una válvula de reserva, ya sea en la válvula principal o en un cilindro. Este sistema es principalmente de interés histórico. [6]
También conocida como jaula del colector o jaula del regulador, esta es una estructura que se puede sujetar al cuello del cilindro o cilindros del colector para proteger las válvulas y las primeras etapas del regulador contra daños por impacto y abrasión mientras están en uso [34] : 166 y de haciendo girar la válvula cerrada por fricción del volante contra un techo. Una jaula de válvula suele estar hecha de acero inoxidable [34] y algunos diseños pueden engancharse en obstrucciones y líneas.
Las cubiertas de plástico se sujetan sobre la abertura mediante fricción o se atornillan en un casquillo de válvula DIN para evitar que entre polvo y salpicaduras en la abertura. Por lo general, no son 100% confiables y se considera prudente abrir ligeramente la válvula para eliminar cualquier contaminación antes de realizar una conexión a la manguera de llenado o al regulador.
Una extensión de perilla de válvula (perilla inclinada) es una extensión flexible bastante larga para el eje de una válvula que permite al buzo abrir y cerrar la válvula si está en una posición donde normalmente no puede alcanzarla.
Las normas relacionadas con las especificaciones y la fabricación de válvulas para cilindros incluyen la norma ISO 10297 y la norma CGA V-9 para válvulas para cilindros de gas, [5] las cuales especifican el diseño, las pruebas y el marcado de las válvulas para cilindros que se instalarán como cierre en cilindros de gas transportables y recargables. . [35] La octava edición de CGA V-9 lo alinea con la norma ISO 10297. [36]
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