¿Cuál es la guía del comprador de válvulas de bola para medios corrosivos?

Ball valves are commonly employed in corrosive media industries such as chemical processing, oil and gas, water treatment, and pharmaceuticals. When working with corrosive media, selecting appropriate ball valve materials is critical to ensuring the valve’s safety, efficiency, and lifetime.

Por numerosas razones, las válvulas de bola son preferibles a otras válvulas en entornos corrosivos.

• Diseño sencillo:El diseño de la válvula de bola reduce la cantidad de componentes propensos a la corrosión. Las válvulas de bola presentan menos piezas internas que otros tipos de válvulas, como las de globo o compuerta, lo que significa que un entorno corrosivo puede dañar menos superficies.
• Cierre hermético:Las válvulas de bola tienen un disco en forma de bola que gira para controlar el flujo de fluido a través de la válvula. Cuando la bola está cerrada, crea un sello hermético con el cuerpo de la válvula, evitando fugas. Por ello, las válvulas de bola son adecuadas para su uso en zonas donde incluso una fuga mínima puede causar problemas importantes.

Causas de la corrosión en las válvulas de bola

La corrosión es el deterioro progresivo del metal causado por reacciones químicas o electroquímicas con su entorno. La corrosión de las válvulas de bola puede provocar fugas, fallos en la válvula y otros problemas de funcionamiento, como que la bola quede atrapada dentro de la válvula. 

La corrosión en las válvulas de bola puede deberse a diversas circunstancias, como la exposición a productos químicos agresivos, altas temperaturas y condiciones de alta presión. Las válvulas de bola pueden corroerse por diversas causas.

• Exposición a entornos corrosivos:Cuando se exponen a entornos corrosivos, como el agua de mar o las soluciones ácidas, las válvulas de bola fabricadas con determinados materiales, como acero al carbono o hierro fundido, son propensas a la corrosión. La corrosión también puede producirse cuando la válvula entra en contacto con ácidos, álcalis o cloro.
• Corrosión galvánica:Cuando dos metales distintos entran en contacto en presencia de un electrolito, se produce corrosión galvánica. Esto puede ocurrir cuando se utilizan materiales diferentes para el cuerpo, la bola y el vástago de una válvula de bola. Si las características electroquímicas de estos materiales difieren, el flujo de corriente eléctrica puede causar corrosión.
• Erosión-corrosión:Mechanical wear and chemical attack induce erosion-corrosion. This can happen in ball valves that are subjected to high-velocity flows or abrasive fluids. The fluid’s mechanical movement can wear away the protective oxide layer on the valve surface, exposing the underlying metal to corrosion.
• Corrosión inducida por microbios:La corrosión inducida por microbios (MIC) es producida por microorganismos que colonizan la superficie de las válvulas de bola, como bacterias y hongos. Estos microorganismos tienen la capacidad de crear ácidos y otras sustancias químicas corrosivas, que pueden atacar la superficie metálica y provocar corrosión.

Cómo seleccionar válvulas de bola para entornos corrosivos

Selección de materiales

Materiales generales

Dependiendo de la aplicación, pueden utilizarse materiales como acero inoxidable, titanio, Hastelloy y otras aleaciones. Estos materiales destacan por su resistencia a la corrosión y su capacidad para tolerar condiciones y productos químicos agresivos.

• El acero inoxidable 316 se recomienda para situaciones extremadamente corrosivas, mientras que el acero inoxidable 304 es apropiado para entornos ligeramente corrosivos. Descubra cómo elegir entre acero inoxidable 316 y 304.
• Las válvulas de bola de plástico, como las de PVC y CPVC, son muy resistentes a la corrosión, pero pueden no ser adecuadas para aplicaciones de alta temperatura. Normalmente están clasificadas para una temperatura máxima de 60 °C.
• Las válvulas de asiento blando con materiales elastoméricos elásticos, como FKM, FFKM o EPDM, pueden ofrecer una excelente estanquidad en entornos corrosivos.

¿Cuáles son los efectos de la concentración, la presión y la temperatura?

Los distintos materiales reaccionan de forma diferente ante distintas sustancias y situaciones, lo que dificulta la elección del mejor. Por ejemplo, cantidades bajas de ácido sulfúrico pueden erosionar el acero, mientras que concentraciones altas pueden formar una capa protectora. Sólo a altas temperaturas y presiones el hidrógeno daña el acero, mientras que el cloro no es extremadamente corrosivo cuando está seco, pero puede ser muy corrosivo en situaciones húmedas. Elegir el material adecuado para el cuerpo de la válvula exige tener en cuenta elementos como la resistencia a la presión y la temperatura, el coste y la disponibilidad, además de la prevención de la corrosión.

Diseño

• Menos grietas:Las válvulas de bola utilizadas en entornos corrosivos tienen un diseño que reduce el riesgo de corrosión, como por ejemplo menos hendiduras o puntos muertos donde podrían acumularse medios corrosivos. Una válvula de bola de puerto completo también puede reducir la acumulación de medios corrosivos, pero una válvula de bola de puerto reducido puede ser más propensa a la acumulación y la corrosión.
• Sistema de doble sellado:Un sistema de doble sellado en una válvula de bola anticorrosiva añade una capa adicional de protección contra los medios corrosivos. Este sistema suele tener dos juegos de juntas para evitar que los medios corrosivos lleguen a la válvula y dañen los componentes internos.
• Protector del tallo:A ball valve’s stem is a vital component that is prone to corrosion. A stem protector may be included in anti-corrosive ball valves to protect the stem from corrosive medium exposure. This can be accomplished by employing corrosion-resistant coatings or materials.

Revestimientos

Los revestimientos forman una barrera entre el metal y el medio corrosivo, impidiendo el contacto directo y reduciendo el riesgo de corrosión. Los revestimientos de teflón, epoxi y otros polímeros son ejemplos de revestimientos. Para evitar la corrosión y aumentar la vida útil de la válvula, el vástago y la bola pueden recubrirse con una sustancia resistente a la corrosión, como el PTFE.

Corrosive Media’s Material Compatibility

Ácido sulfúrico

• Acero inoxidable (SS316):A concentraciones de hasta 20% y temperaturas de hasta 150 °C (302°F), el acero inoxidable 316 es muy resistente al ácido sulfúrico. Sin embargo, puede corroerse a concentraciones y temperaturas más altas.
• Hastelloy:El Hastelloy es altamente resistente al ácido sulfúrico en concentraciones de hasta 70% y temperaturas de hasta 100 °C (212 °F). Puede corroerse a concentraciones y temperaturas superiores.
• Polipropileno (PP):En concentraciones de hasta 70% y temperaturas de hasta 80 °C (176 °F), el PP es resistente al ácido sulfúrico. Sin embargo, no debe utilizarse con ácido sulfúrico concentrado ni a temperaturas superiores.
• PTFE (teflón):A concentraciones de hasta 98% y temperaturas de hasta 200 °C (392 °F), el PTFE es muy resistente al ácido sulfúrico. Sin embargo, puede no ser adecuado para aplicaciones de alta presión.
• Viton:El Viton es extremadamente resistente al ácido sulfúrico acuoso. Sin embargo, puede no ser adecuado para aplicaciones de alta presión.
• En condiciones de alta presión y alta temperatura, las válvulas de bola cerámicas son una alternativa más cara.

Ácido clorhídrico

• PVDF, PTFE, Hastelloy C y titanio

Ácido nítrico

• Ácido nítrico concentrado (superior a 70%):Las válvulas de bola fabricadas con materiales como Hastelloy C, titanio o circonio se recomiendan por su excelente resistencia a la corrosión en entornos altamente oxidantes.
• Ácido nítrico diluido (por debajo de 70%):Materiales como el acero inoxidable, el PTFE o el FKM pueden utilizarse para válvulas de bola que funcionen en soluciones diluidas de ácido nítrico a bajas presiones y temperaturas.
• Ácido nítrico a alta temperatura y presión: Debido a su gran solidez y resistencia a la corrosión a temperaturas elevadas, materiales como el Inconel o el Monel pueden ser ideales para válvulas de bola que operan En solución de ácido nítrico a alta temperatura y alta presión.

Cloro

• Hastelloy C-276, titanio, Monel y PVC

Amoníaco

• Acero inoxidable 316, PTFE (para amoníaco 10%)

Alcoholes, cetonas, ésteres, éteres

• Alcoholes:Acero inoxidable
• Cetonas:Las cetonas son muy reactivas y pueden dañar algunos materiales de las válvulas. La acetona, por ejemplo, puede disolver ciertos tipos de válvulas de plástico.
• Las válvulas de acero inoxidable y latón pueden ser apropiadas para determinadas cetonas, pero deben solicitarse recomendaciones específicas al fabricante de la válvula.
• Ésteres:Los ésteres y las válvulas de acero inoxidable suelen ser compatibles. Algunos ésteres, como el acetato de etilo, son más agresivos y pueden requerir la aplicación de revestimientos.
• Éteres:Los éteres son muy reactivos y pueden dañar algunos materiales de las válvulas. Las válvulas de acero inoxidable y latón son adecuadas para su uso, aunque deben solicitarse recomendaciones específicas al fabricante de la válvula.