Corrosión y Erosión en Válvulas Industriales

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

La siguiente tabla permite identificar materiales resistentes a la corrosión, debiendo señalar que solo constituye una referencia, sin ser una recomendación exacta, ya que la gran variedad de condiciones de servicio puede alterar las características de resistencia del material.

Tabla de Grados de Resistencia a la Corrosión

Materiales de Revestimiento para Válvulas

Cuando el material base no es suficientemente resistente a la corrosión, pueden utilizarse materiales de revestimiento tales como plásticos (fluorocarbono), elastómeros, vidrio, plomo y tantalio.

Es crucial que este revestimiento no falle, pues el fluido atacaría directamente al metal base y la válvula se perforaría, comprometiendo la integridad del sistema.

La Erosión en Válvulas

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, o con la presencia de sólidos en suspensión como arena, fango, o partículas diversas.

Fluidos Altamente Corrosivos Comunes

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

Materiales Termoplásticos: Propiedades y Aplicaciones

Los materiales termoplásticos son resistentes a la corrosión frente a muchos productos químicos y poseen muy buenas características. La desventaja de estos materiales es que no resisten las vibraciones mecánicas. Sin embargo, pueden ser un material de recubrimiento para metales, permitiendo manejar ambas condiciones: corrosión y vibración.

Frente a la erosión, los materiales termoplásticos tienen el doble de duración que los materiales metálicos, en los casos donde el caudal no supere los 3 m/s.

Sistemas de Actuación: Servomotores para Válvulas

Los servomotores, componentes esenciales para el control de válvulas, pueden ser de diversos tipos:

• Eléctricos
• Neumáticos
• Hidráulicos
• Digitales

Tipos de Servomotores

Servomotores Hidráulicos

Consisten en un bloque de accionamiento eléctrico que suministra fluido a una servoválvula, permitiendo un control preciso y potente.

Servomotores Neumáticos

Consisten en un diafragma con resorte que trabaja entre 3 a 15 psi (o entre 0.2 y 1 bar), posicionando los extremos de las válvulas con base en la presión de aire.

Comportamiento y Desviaciones en Válvulas de Control

Las válvulas de control se desvían de su comportamiento ideal debido a las siguientes causas:

1. Rozamiento en la etapa: La fricción interna puede afectar la precisión del movimiento.
2. Histéresis y falta de linealidad del resorte: Aspectos importantes desde el punto de vista de este estudio práctico, que influyen en la respuesta de la válvula.
3. Área efectiva del obturador que varía con la carrera del vástago de la válvula: Cambios en el área de flujo afectan la dinámica del control.
4. Esfuerzo del obturador de la válvula creado por la presión diferencial del fluido: Las fuerzas del fluido pueden oponerse al movimiento del obturador.
5. Fuerza adicional del servomotor necesaria para conseguir un cierre efectivo entre el obturador y el asiento: Se requiere una fuerza extra para asegurar un sellado completo.

Conceptos Termodinámicos Relevantes

Temperatura Seca

Temperatura del aire medida con un termómetro de bulbo seco, en contacto directo con la atmósfera.

Temperatura Húmeda

Es la temperatura de equilibrio dinámico alcanzada por una superficie húmeda cuando se la expone al aire. Esta puede medirse con un termómetro cuyo bulbo está en un ambiente de saturación, lo que se consigue envolviéndolo con un paño que se mantiene húmedo continuamente.

Punto de Rocío

Es la temperatura límite a la que el vapor de agua existente en el aire comienza a condensarse.

Contenido de Humedad

Expresado en %, es la cantidad de vapor de agua presente en el aire.

Tipos Específicos de Válvulas

Válvula de Globo

Las válvulas de simple asiento y de obturador equilibrado precisan de un actuador de mayor tamaño para que el obturador cierre en contra de la presión diferencial del proceso. Por lo tanto, se emplean cuando la presión del fluido es baja y las fugas de presión en cierre deben ser mínimas.

En las válvulas de doble asiento u obturador equilibrado, la fuerza de desequilibrio desarrollada por la presión diferencial a través del obturador es menor que la de simple asiento. Por este motivo, se emplean válvulas de gran tamaño o bien cuando se debe trabajar con alta presión diferencial.

Válvula en Ángulo

Permite obtener un flujo de caudal regular sin excesivas turbulencias y es adecuada para disminuir la erosión cuando esta es considerable por las características del fluido o por la excesiva presión diferencial. Es ideal para trabajar con grandes presiones y fluidos que contengan sólidos en suspensión.