¿Cómo elegir la válvula adecuada para una necesidad específica?

I. Factores importantes que afectan a la selección de válvulas

La selección de válvulas puede parecer una tarea de enormes proporciones debido a los numerosos tipos de válvulas, que incluso pueden personalizarse. Independientemente de las características de la aplicación, el impacto en la seguridad y la eficacia es siempre una prioridad absoluta. He aquí algunos factores importantes a tener en cuenta a la hora de seleccionar la válvula adecuada.

01 Presión de línea

No todos los sistemas de fluidos se presurizan al mismo nivel. El tipo de servicio varía, al igual que la presión requerida. Sin embargo, todo el sistema debe ser capaz de manejar el servicio requerido dentro de un margen de seguridad razonable.

Superar el límite de presión de diseño significa un fallo en el funcionamiento de la válvula. Las fugas de fluido son una consecuencia habitual de la superación de los límites de presión y pueden provocar pérdidas en la línea y problemas de seguridad. Cualquier esfuerzo adicional que supere los parámetros de diseño de la válvula también puede dañar los componentes de sellado y provocar la degradación de la válvula.

Al seleccionar una válvula en función de la presión de línea de un sistema de tuberías, el ingeniero de procesos debe evaluar la caída de presión necesaria a través de la válvula y de todo el sistema de tuberías. La estructura interna y las especificaciones de la válvula deben ofrecer una resistencia a la fricción mínima para mantener baja la caída de presión a través de la válvula y reducir las pérdidas de presión en las tuberías, que pueden afectar a los procesos de producción posteriores. Esta es la razón por la que se prefieren las válvulas de compuerta a las de globo en los sistemas de tuberías industriales en los que es necesario mantener constante la presión de la línea.

02 Caudales

Los distintos tipos de válvulas y sus diferentes mecanismos de funcionamiento requieren que el flujo de fluido se gestione de diferentes maneras. Por ejemplo, las válvulas de bola ofrecen una excelente estanqueidad para aplicaciones de cierre. Sin embargo, las válvulas de aguja pueden proporcionar una mayor precisión para controlar un caudal específico. Según el funcionamiento interno de la válvula, es posible entender cómo se controla el fluido de trabajo y cómo se realiza la función deseada.

Las aplicaciones de conmutación requieren que la válvula permita o restrinja el flujo. Un excelente ejemplo de válvula de bola que funciona con una respuesta rápida es la esfera esférica hueca, en cuyo caso abre o bloquea el paso del fluido. Las válvulas de compuerta proporcionan la misma función - cerrar el flujo - utilizando una placa o como herramienta de bloqueo de la compuerta. Las válvulas de mariposa también pueden dar servicio de apertura y cierre del fluido utilizando un disco metálico (mariposa) que completa un giro de un cuarto de vuelta alrededor de un eje fijo para abrir o cerrar el fluido.

03 Temperatura

Al igual que la presión, la temperatura afecta a las características del fluido que circula por la tubería y a la propia válvula. Las temperaturas varían, al igual que la cantidad de energía que tiene el fluido de trabajo. Las condiciones extremas de temperatura también pueden aumentar los efectos corrosivos de los fluidos sobre algunos materiales. Los componentes individuales de las válvulas también pueden estar compuestos de varios materiales con diferentes tolerancias a altas y bajas temperaturas.

A medida que aumenta la temperatura, los fluidos, especialmente los gases, suelen ocupar más espacio. Los gases se expanden y contraen con la temperatura. El aire a alta temperatura y otros gases tienden a tener densidades más bajas, lo que puede aumentar los valores nominales de presión si el fluido está confinado o aumentar los caudales si el fluido sólo está pasando. En este caso, es necesario considerar válvulas para presiones nominales más altas o un control incremental del caudal más preciso.

Además de afectar al fluido que circula por el sistema, las temperaturas nominales también afectan a la válvula y sus componentes. Los materiales suelen encogerse a bajas temperaturas y dilatarse a altas temperaturas. Dado que las válvulas se componen de muchos materiales diferentes, las diferencias de temperatura pueden provocar cambios desiguales en los componentes de la válvula.

04 Presupuesto

A la hora de elegir una válvula, hay que tener en cuenta las limitaciones presupuestarias. Los distintos tipos de válvulas llevan asociados diferentes costes de fabricación. El tipo de material de la válvula y el medio de control previsto influirán en el material de construcción de la válvula para satisfacer cualquier requisito especial y el presupuesto. El funcionamiento de la válvula y la personalización de la automatización también pueden suponer costes adicionales. El uso de actuadores requiere componentes más especializados, lo que también puede suponer un aumento de los costes.

II. Consideración del tipo de válvula

La selección de válvulas no se basa en preferencias. En su lugar, la mayoría de las consideraciones se basan en el cumplimiento de las especificaciones de utilidad y condiciones de funcionamiento.

Válvulas de bola están diseñadas para satisfacer las aplicaciones de fluidos industriales y son un buen punto de partida para la selección de válvulas. Proporcionan un cierre fiable y son adecuadas para aplicaciones de apertura y cierre. Como la parte hueca de la bola permite el paso del fluido sin obstrucciones cuando está abierta, la caída de presión a través de la válvula se reduce al mínimo. Aunque la mayoría de las válvulas de bola son adecuadas para presiones medias y altas, las aplicaciones de válvulas de bola de mayor tamaño pueden utilizar válvulas de bola montadas sobre muñón para proporcionar un soporte mecánico adicional para la estabilidad.

Si el usuario desea una liberación de caudal más lenta, de todas las válvulas, válvulas de compuerta son la opción adecuada. Esta preferencia es más aplicable a los sistemas de agua que requieren una consideración adicional de los efectos del golpe de ariete. Para cualquier otra aplicación, las válvulas de compuerta también tienen la ventaja de ser menos costosas que otras válvulas.

Para funciones de control de flujo, válvulas de aguja ofrecen una gran precisión. Las aplicaciones típicas incluyen la calibración de gases y las tuberías que transportan fluidos limpios como el propano. Para funciones industriales de gran caudal, las válvulas de bola son una opción más económica.

Válvulas de globo impedir o permitir el flujo con un elemento de aleta que ajusta linealmente su posición. Este elemento suele combinarse con un dispositivo de control de tipo tornillo que permite un aumento gradual del caudal. El aumento o la disminución de la cantidad de apertura afecta proporcionalmente al caudal, permitiendo así el control. Las diferentes configuraciones de las válvulas de globo también permiten diferentes patrones de flujo, como las disposiciones de flujo cruzado y flujo en Y.

Válvulas de mariposa son otra alternativa para los sistemas de tuberías industriales. Tienen un diseño compacto y ligero que las hace más sensibles a los cambios de presión en la tubería, al tiempo que ofrecen excelentes características de estanquidad. Existe una amplia gama de diseños de válvulas de mariposa para satisfacer los requisitos de presión y temperatura de los sistemas de fluidos industriales.

En una variedad de aplicaciones, las consideraciones de diseño deben incluir la evaluación del material de válvula apropiado, independientemente del tipo de válvula. La toxicidad y las posibles propiedades corrosivas del fluido requieren materiales que puedan hacer frente a las pérdidas químicas. Las condiciones de alta o baja temperatura también requieren el tipo de material adecuado.

Ⅲ. Conclusión

Independientemente del tipo de diseño de válvula que se utilice finalmente, mantener unas operaciones seguras y eficientes es siempre una prioridad. Al seleccionar válvulas para diferentes aplicaciones de fluidos, se recomienda mantener la comunicación y la cooperación con un especialista en válvulas para garantizar que se seleccionan las especificaciones adecuadas y se maximiza la productividad del proceso industrial.