Cómo seleccionar la válvula adecuada para tu aplicación industrial

A la hora de seleccionar la válvula adecuada, son muchos los factores que intervienen para su aplicación. A pesar de que el dimensionamiento y la selección de válvulas puede ser un proceso complejo, se puede comenzar el proceso de selección comprendiendo los requisitos de aplicación y encontrando las especificaciones de válvulas adecuadas para satisfacer las necesidades.

Tipos de válvulas

El tipo de válvula necesario para una determinada aplicación dependerá del control de caudal, la función y el funcionamiento de la válvula. Si una aplicación sólo requiere control de flujo, entonces se requiere un tipo de válvula con buen rendimiento de estrangulación. Lo ideal es seleccionar el tamaño y el tipo de válvula para proporcionar control de caudal en todo el rango de apertura del obturador de la válvula.

Por defecto en el diseño de ciertas válvulas hay un cambio en el caudal durante la apertura. Las válvulas con tapones caracterizados pueden seleccionarse para alterar el caudal o la ganancia de la válvula. Para aplicaciones de encendido/apagado o cierre, las válvulas de bola, tapón, compuerta, diafragma y mariposa ofrecen un buen rendimiento. Las válvulas de globo, bola, diafragma y aguja tienen una buena capacidad de estrangulación. Las válvulas de tapón y de bola no son buenas opciones para aplicaciones de control de caudal.

Si la aplicación requiere la prevención del reflujo, la mejor opción sería elegir una válvula de retención. Las aplicaciones que requieran un control de la presión necesitarán un regulador de presión o una válvula reguladora de presión. Una válvula mezcladora podría ser la opción adecuada para atemperar una corriente de agua o mezclar dos corrientes de proceso. Por el contrario, si se trata de alimentar con productos químicos o aditivos a un proceso de formulación o composición, una válvula dosificadora puede proporcionar la capacidad de control necesaria.

El medio que fluye por el sistema también influye a la hora de seleccionar la válvula adecuada. Las aplicaciones con polvos, gránulos u otros materiales a granel requieren una válvula para sólidos. Las cámaras de vacío, las bombas de vacío y otros equipos de vacío sin medios utilizan válvulas de vacío. La selección de válvulas para sólidos y válvulas de vacío exige un tratamiento por separado porque su tecnología y configuración es muy diferente en comparación con las válvulas de control de flujo de líquidos.

El medio que fluye a través de la válvula suele definir la categoría de la misma, como las válvulas hidráulicas, agua, gas, vapor, aire, sólidos o de vacío. En estos casos, los fabricantes han adaptado el rendimiento, los materiales y los atributos para tipos de medios específicos. Si el medio es un alimento, bebida, medicamento o un producto farmacéutico activo, lo más probable es que se requiera una válvula sanitaria. Por tanto, se debe tener en cuenta las consideraciones técnicas al seleccionar válvulas automáticas.

Especificaciones de tamaño y rendimiento de las válvulas

La selección del tamaño o el dimensionamiento correcto es el paso más importante a la hora de seleccionar la válvula adecuada para una aplicación. Una válvula de tamaño inadecuado para una aplicación puede causar problemas de funcionamiento dentro de la válvula o en otra parte del sistema de transferencia de fluidos. Por ejemplo, una válvula de tamaño insuficiente puede ahogar el flujo aguas abajo y crear una contrapresión aguas arriba. Las válvulas de control de flujo muy sobredimensionadas sólo regulan el flujo en un rango limitado cerca de la posición de cierre.

El funcionamiento de la válvula en una posición casi cerrada da lugar a cavitación, destello y lavado. El obturador de la válvula puede ser arrastrado en el asiento, cerrando el flujo en casos de sobredimensionamiento severo. Además de los problemas de rendimiento, una válvula sobredimensionada junto con los accesorios adaptadores añade costes innecesarios al proyecto.

En el mercado existen a día de hoy, elementos como la válvula de control de vapor Spira-trol Steam-Tight para mejorar la eficiencia en la generación de calor.

Si la aplicación requiere una válvula de encendido/apagado, de bloqueo o de aislamiento, o una válvula de retención, entonces la válvula puede ser dimensionada a los tamaños de tubería, tubo o manguera existentes. En la condición de abierto, el flujo debe proceder como si no hubiera ninguna válvula en la línea. El dimensionamiento de la válvula de control de flujo es más complicado porque la constricción del flujo cambia con el cambio de la separación entre el tapón y el asiento.

El coeficiente de flujo de la válvula (Cv), o la característica de la válvula, se utiliza para seleccionar el tamaño adecuado de la válvula manteniendo un flujo estable. Un error común es calcular un Cv demasiado alto utilizando el caudal máximo, lo que resulta en la selección de una válvula de tamaño excesivo. El rango de caudal (mínimo, máximo y medio) debe utilizarse para dimensionar correctamente la válvula.

Materiales de construcción de las válvulas

El material del cuerpo de la válvula es otro de los criterios de búsqueda más utilizados cuando se buscan válvulas industriales. El medio que fluye a través de la válvula, el entorno circundante y el futuro mantenimiento de la válvula son factores que influyen en los materiales de construcción de las válvulas. Los medios corrosivos, como los productos químicos, ácidos, agua salada, aguas residuales de proceso o incluso ciertos alimentos y bebidas, exigen materiales de construcción resistentes a la corrosión. Si el medio es una mezcla de líquido-sólido o un lodo con sólidos abrasivos, se requieren materiales de construcción resistentes a la erosión. Los medios de alta presión pueden requerir una aleación de alta resistencia para soportar las tensiones internas. Una válvula que pase vapor o medios calientes requerirá una aleación que mantenga la fuerza y la resistencia a la oxidación o corrosión a temperaturas elevadas.

Incluso si las válvulas van a transportar medios relativamente no corrosivos, como aire, aceite hidráulico o gases inertes, se recomienda un material resistente a la corrosión para evitar la corrosión del entorno industrial circundante y reducir los costes de mantenimiento futuros. Mientras que una válvula de acero o hierro fundido colocada en una planta química con un entorno corrosivo puede requerir un revestimiento protector y un mantenimiento o repintado periódico, un material de cuerpo de válvula resistente a la corrosión puede proporcionar un funcionamiento sin mantenimiento en muchas aplicaciones. La disponibilidad de juntas, empaquetaduras, asientos u otras piezas de recambio de la válvula puede ser otro factor a tener en cuenta durante la selección de la válvula.

Si se trata de compuestos volátiles, se aconseja utilizar un material de válvula que no produzca chispas, como las aleaciones de latón o bronce. La disponibilidad de juntas, empaquetaduras, asientos u otras piezas de recambio de la válvula puede ser otro factor a tener en cuenta durante la selección de la válvula. Se recomienda seleccionar una válvula industrial con juntas de alta calidad. Incluso con un cuerpo de válvula libre de mantenimiento, los materiales de las juntas seguirán necesitando una comprobación de fugas y un mantenimiento o apriete a lo largo del tiempo, especialmente en el caso de las válvulas industriales de las plantas químicas, fábricas de papel, refinerías de petróleo y gas e instalaciones de generación de energía en las que existen programas de detección y reparación de fugas.

Accionamiento de la válvula, conexiones y certificación

Otra consideración a la hora de seleccionar la válvula adecuada es cómo se va a accionar dentro del producto o planta. Si la válvula va a ser accionada manualmente, se requiere una válvula manual, con un volante o manivela para abrir y cerrarla. Una válvula instalada en un vehículo, planta química o aeronave en la que la válvula deba encenderse y apagarse automáticamente requerirá un actuador eléctrico, neumático o hidráulico para girar o deslizar el vástago en función de las entradas de la señal de control. Las válvulas de retención son accionadas por una caída de presión dentro del sistema y normalmente no requieren ninguna actuación.

La conexión final de la válvula o el tipo de accesorio es otro factor de selección, que suele estar definido por las conexiones existentes en el proceso o sistema de tuberías. Si la planta química existente tiene accesorios con bridas, entonces hay que localizar válvulas disponibles con extremos con bridas. Las conexiones de las válvulas no se consideran un criterio de selección primordial para los ingenieros, ya que los proveedores suelen ofrecer el mismo producto de válvula con múltiples opciones de conexión, y se pueden adquirir accesorios adaptadores si no se dispone del tipo de conexión deseado.

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