Problemas y soluciones comunes para las válvulas de control

Para una válvula de un solo asiento, cuando el medio está en una configuración de flujo a apertura, la válvula es estable; sin embargo, en una configuración de flujo a cierre, la estabilidad de la válvula se ve comprometida. Las válvulas de doble asiento tienen dos obturadores: el obturador inferior funciona en una configuración de flujo a cierre, mientras que el obturador superior funciona en una configuración de flujo a apertura. En aperturas pequeñas, el obturador de flujo a cierre tiende a inducir oscilaciones en la válvula, por lo que el asiento superior no es adecuado para operaciones de apertura pequeña.

La ventaja de una válvula de doble asiento es su estructura de fuerza equilibrada, que permite una gran presión diferencial. Sin embargo, la desventaja es que las dos superficies de sellado no pueden hacer contacto simultáneamente, lo que resulta en fugas significativas. Si se utiliza a la fuerza como válvula de cierre, sería ineficaz. Incluso con modificaciones (por ejemplo, válvulas de manguito de doble sellado), sigue sin ser adecuado.

El obturador de una válvula lineal se mueve verticalmente para estrangular, mientras que el medio entra y sale horizontalmente. La trayectoria del flujo dentro del cuerpo de la válvula es compleja (en forma de "S" invertida), lo que crea zonas muertas donde los sedimentos del medio pueden acumularse, lo que eventualmente conduce a la obstrucción. Por el contrario, las válvulas rotativas estrangulan en una dirección horizontal, lo que permite que el medio entre y salga horizontalmente, lo que puede eliminar fácilmente las impurezas. La trayectoria de flujo más simple y menos áreas para la acumulación de sedimentos hacen que las válvulas rotativas sean mejores para prevenir la obstrucción.

El diseño se basa en un principio mecánico simple: la fricción de deslizamiento es mayor que la fricción de rodadura. En las válvulas de control lineales, el vástago se mueve hacia arriba y hacia abajo. Si el empaquetado se aprieta ligeramente, agarra el vástago con fuerza, causando una holgura significativa. Para reducir la holgura, el vástago está diseñado para ser muy delgado y se utilizan materiales de baja fricción como el PTFE para el empaquetado. Sin embargo, esto también significa que el vástago es más propenso a doblarse y el empaquetado tiene una vida útil más corta. Para solucionar este problema, se utilizan vástagos de válvulas rotativas, que son de 2 a 3 veces más gruesos que los vástagos de las válvulas lineales. Se utilizan materiales duraderos como el amianto para el empaquetado, lo que proporciona una mejor rigidez y una vida útil más larga del empaquetado con menor fricción y mínima holgura.

La mayor presión diferencial para el cierre en las válvulas rotativas se debe a la pequeña fuerza resultante generada por el medio en el obturador o disco de la válvula, lo que minimiza el par en el eje giratorio. Por lo tanto, las válvulas rotativas pueden soportar presiones diferenciales más altas.

El agua desalinizada contiene bajas concentraciones de ácidos o álcalis que pueden corroer el caucho, causando hinchazón, envejecimiento y reducción de la resistencia. Tanto las válvulas de mariposa revestidas como las válvulas de diafragma presentan un rendimiento deficiente debido a la susceptibilidad del caucho a la corrosión. Aunque las válvulas de diafragma revestidas se han mejorado con materiales resistentes a la corrosión, como los revestimientos de flúor, los diafragmas aún tienden a agrietarse bajo flexiones repetitivas, lo que acorta la vida útil de la válvula. Actualmente, se utilizan válvulas de bola específicas para el tratamiento del agua, que pueden durar de 5 a 8 años.

Las válvulas de manguito, introducidas en la década de 1960 y ampliamente utilizadas en la década de 1970, se consideraron posibles reemplazos de las válvulas de asiento simple y doble. Sin embargo, las válvulas de asiento simple, doble y de manguito continúan coexistiendo. Aunque las válvulas de manguito ofrecen mejoras en la estrangulación, la estabilidad y el mantenimiento, comparten características similares de peso, anti-obstrucción y fugas con las válvulas de asiento simple y doble, por lo que no lograron reemplazarlas por completo.

Las válvulas de cierre requieren una fuga mínima, y aunque el sellado blando ofrece un buen rendimiento de cierre, no es duradero y es menos confiable. El sellado duro, como en las válvulas de control ligeras para todo uso con superficies de sellado protegidas con aleación resistente al desgaste, proporciona una mayor confiabilidad y menor fuga, lo que lo hace más adecuado para aplicaciones de cierre.

En comparación con los cálculos, la selección de la válvula es más importante y compleja porque los cálculos involucran solo fórmulas simples, mientras que la selección depende de la precisión de los parámetros del proceso. La selección requiere la consideración de varios factores, y los errores pueden conducir a una selección incorrecta, lo que resulta en el desperdicio de recursos y un rendimiento subóptimo, incluidos problemas de confiabilidad, vida útil y calidad operativa.

Para las válvulas neumáticas, los actuadores de pistón pueden utilizar completamente la presión de suministro de aire, lo que resulta en un tamaño más compacto y un empuje más alto en comparación con los actuadores de diafragma. Las juntas tóricas en los actuadores de pistón también son más confiables que los diafragmas, lo que lleva a su creciente popularidad.