Protección de Válvulas Industriales: Materiales y Actuadores

Corrosión y Erosión en Válvulas

Actualmente no existe ningún material que resista la corrosión de todos los fluidos, por lo cual, en muchos casos, es necesario utilizar materiales combinados cuya selección dependerá del medio específico donde deban trabajar.

Cuando el material resistente a la corrosión es caro y/o no adecuado, pueden utilizarse materiales de revestimiento tales como: plásticos, fluorocarbono, elastómeros, vidrio, plomo y tantalio. Este revestimiento no debe fallar, pues el fluido atacaría directamente al metal base y la válvula se perforaría.

La erosión se produce cuando partículas de alta velocidad en el seno del fluido chocan contra la superficie del material de la válvula. Estas condiciones se encuentran en la vaporización de un líquido, ya sea arena, fango, partículas varias, etc.

Fluidos Altamente Corrosivos

• Ácido Clorhídrico
• Hidróxido sódico
• Amoniaco
• Ácido Sulfúrico
• Ácido Nítrico
• Ácido Ortofosfórico

Materiales Plásticos Resistentes

Los materiales plásticos son resistentes a la corrosión fuerte, a muchos materiales químicos como el ácido sulfúrico, clorhídrico, etc., y poseen muy buenas características dieléctricas. Las desventajas de estos materiales es que no resisten vibraciones mecánicas, pero puede ser de un material para manejar estas dos condiciones, ya sea la corrosión y la vibración.

Frente a la erosión, los materiales termoplásticos tienen el doble de duración que los materiales metálicos (o rígidos) en el caso de que el caudal no supere los 3 m/s.

Servomotores para Válvulas

Los servomotores pueden ser neumáticos, eléctricos, hidráulicos y digitales.

Servomotores Hidráulicos

Consisten en una bomba de accionamiento eléctrico que suministra fluido a una servoválvula. Sus ventajas son que son extremadamente rápidos, potentes y suaves, pero su costo es demasiado elevado. Solo se emplean cuando los servomotores neumáticos no pueden.

Servomotores Neumáticos

Consisten en un diafragma con resorte que trabaja entre 3 y 15 psi, es decir, posicionando los extremos de la válvula.

Idealmente, si una señal de 3 psi debe estar en una posición de cierre y para una señal de 15 psi, una posición del 100% o abierta, pero en la práctica las válvulas de control se desvían de este comportamiento debido a las siguientes causas:

1. Rozamiento en la estopa
2. Histéresis y falta de linealidad del resorte, que son poco importantes desde el punto de vista práctico.
3. Área efectiva del obturador que varía con la carrera del vástago de la válvula.
4. Esfuerzo en el obturador de la válvula, creado por la presión diferencial del fluido.
5. Fuerza adicional del servomotor necesaria para conseguir un cierre efectivo entre el obturador y el asiento.

Compatibilidad Química de Materiales Plásticos

A continuación, se listan algunos tipos de plásticos comunes utilizados en válvulas y una referencia a su compatibilidad con diversos fluidos químicos. La clave de compatibilidad es:

• ! = Bueno
• x = No recomendado
• * = Admisible (alguna influencia en el material)

Los materiales plásticos referenciados son:

1. Cloruro de Polivinilo (PVC)
2. Cloruro de Polivinilo Clorinado (CPVC)
3. Polipropileno (PP)
4. Polipropileno con Fibra de Vidrio (PPG)
5. Fluoruro de Polivinilideno (PVDF)

Las condiciones químicas evaluadas son (en orden): Ácidos débiles, Ácidos fuertes, Ácidos oxidantes, Álcalis débiles, Álcalis fuertes, Disolventes orgánicos 100%, Diluyentes orgánicos, Cloro (Cl2), Dióxido de Azufre (SO2).

La compatibilidad para cada material (fila) frente a cada condición (columna) es:

• 1 (PVC): ! ! ! ! ! x ! !
• 2 (CPVC): ! ! ! ! ! x ! !
• 3 (PP): ! ! x ! ! * ! x!
• 4 (PPG): ! ! x ! * * ! x!
• 5 (PVDF): ! ! ! ! * ! ! x!