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Cómo Seleccionar las Válvulas para Sistemas de Fluidos Industriales

Cómo Seleccionar las Válvulas Adecuadas para los Sistemas de Fluidos Industriales

22 de septiembre de 2020 | Joe Bush, Director General de Producto, Swagelok

La selección de válvulas es una parte importante de las prácticas adecuadas de diseño y mantenimiento de los sistemas industriales, de tuberías e instrumentación. Sin la válvula adecuada para una aplicación específica, los operadores podrían enfrentarse a un rendimiento inadecuado o pobre del sistema de fluidos, a un mayor tiempo de parada y a riesgos de seguridad evitables.

Las válvulas se seleccionan normalmente durante el diseño inicial del sistema de fluidos. A lo largo de la vida del sistema, los técnicos de mantenimiento suelen sustituir las válvulas y la mayoría de los demás componentes por otros del mismo tipo que ya se encuentran en el sistema, según las especificaciones. Esto hace que sea aún más importante seleccionar la válvula correcta desde el principio, y puede ayudar a los operadores a evitar la necesidad de sustituir la válvula prematuramente más tarde.

¿Cómo se toma la decisión correcta?

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Para la correcta selección de las válvulas, los diseñadores y técnicos pueden seguir el método STAMPED, que tiene en cuenta el Tamaño, la Temperatura, la Aplicación, el Fluido, la Presión, los Extremos o racores de las conexiones finales, y la Entrega, (todo ello según sus siglas en inglés, de Size, Temperature, Application, Media, Pressure, Ends y Delivery). La consideración minuciosa de cada una de estas condiciones operativas, puede guiar a los profesionales de los fluidos industriales y de los sistemas de toma de muestras analíticas hacia la elección de la válvula correcta.

Veamos aquí como aplicar el método STAMPED al diseño de su sistema de fluidos:

S: Tamaño (de Size)

El tamaño de su válvula determina su capacidad de caudal y deberá corresponder al caudal deseado (o requerido) de su sistema. Los fabricantes facilitarán un coeficiente de caudal (Cv), que indica la relación entre la caída de presión a través de la válvula y el caudal correspondiente.

El coeficiente de caudal o Cv, es la cantidad de agua en galones americanos por minuto que fluirá a través de una válvula con una caída de presión de 1 psi a través de ésta y a una temperatura de 60°F. Con los fluidos compresibles, como los gases, calcular y utilizar el parámetro Cv para predecir el caudal es más complejo, pero sigue siendo un medio eficaz para dimensionar las válvulas para una aplicación determinada.

Los factores de diseño de la válvula que influyen en el Cv incluyen el tamaño y la geometría del paso del caudal; el tamaño del orificio de la válvula afecta al caudal del fluido que la atraviesa. Cuanto más grande es el orificio, mayor es la capacidad de caudal potencial. Los orificios de los diferentes tipos de válvulas pueden variar considerablemente; por ejemplo, una válvula de bola ofrecerá una resistencia mínima al caudal, pero una válvula de aguja puede restringir o reducir el caudal. Estas deben ser consideraciones en su proceso de selección.

En caso de duda, consulte a su fabricante—un buen fabricante le ayudará a dimensionar la válvula que necesita. Para ello, Swagelok ofrece una calculadora del Cv muy práctica que se puede utilizar como punto de partida para seleccionar la válvula adecuada para su aplicación.

T: Temperatura

Tenga en cuenta las temperaturas a las que su válvula funcionará. Esto incluye tanto la temperatura del fluido del sistema que su válvula ayudará a controlar como la temperatura de trabajo del entorno. La pregunta es: “¿Las temperaturas serán constantes o cambiarán con frecuencia?” Estas condiciones pueden influir en la selección de la válvula o en la frecuencia con la que tendrá que realizar el mantenimiento preventivo.

Piense en las fluctuaciones de temperatura que pueden hacer que los materiales de cierre se dilaten y se contraigan. Asimismo, los componentes metálicos pueden perder fuerza a temperaturas más altas, reduciendo los índices de presión. Es importante comprobar con el fabricante si las válvulas han sido probadas completamente y al límite de sus condiciones de servicio.

A: Aplicación

Tenga en cuenta lo que su válvula necesita hacer en su sistema. ¿Necesita abrir o cerrar el caudal? ¿Regular el nivel de caudal? ¿Controlar la dirección del caudal? ¿Proteger el sistema de excesos de presión?

Las respuestas a estas preguntas guiarán el tipo de válvula que seleccionará para su diseño. Piense por ejemplo en una válvula de bola de dos vías. Aunque algunas válvulas de bola de otros fabricantes pueden ofrecer una función de regulación, la mayoría de las válvulas de bola no deben utilizarse ni para regular ni para reducir el caudal, y están pensadas para ser utilizadas en posición totalmente abierta o totalmente cerrada. Si su intención es reducir o regular el caudal, una mejor opción podría ser una válvula de aguja o de regulación.

M: Fluido (de Media)

El fluido de proceso dentro de su sistema también debe ser analizado cuidadosamente mientras se busca seleccionar la válvula correcta con la adecuada composición de material. Asegúrese de que el fluido de su sistema es compatible con los materiales de construcción de los cuerpos, asientos, obturadores y otros materiales más blandos de la válvula. La incompatibilidad puede dar lugar a problemas de corrosión, fragilidad o agrietamiento por corrosión bajo tensión—todo lo cual puede plantear riesgos de seguridad, así como problemas de producción caros.

Al igual que con la temperatura, también debe considerar dónde se pondrá en servicio la válvula. ¿Operará en un ambiente climatizado, como el interior de una planta o un armario caldeado de instrumentos ? ¿Estará al aire libre, expuesta a elementos como la luz solar directa, la lluvia, la nieve, la escarcha, el hielo y la fluctuación de la temperatura? ¿Un entorno marino con una exposición significativa a los cloruros? Las válvulas y sus componentes están fabricadas con diversos materiales. Elija los que mejor se adapten a estos factores para maximizar la longevidad y la funcionalidad de las válvulas.

P: Presión

La presión es otra consideración importante en su selección de válvulas. Observe los dos contextos diferentes en los que se utiliza el término:

  • Presión de servicio: La presión de operación normal de su sistema.
  • Presión de diseño: El fabricante de la válvula proporciona el límite máximo de presión; nunca exceda la presión de diseño de ningún componente de los sistemas de fluidos, a excepción de que lo haga en condiciones de prueba controladas.

La limitación de la presión de un sistema de fluidos se basa en su componente de menor rango—recuérdelo cuando seleccione su válvula. La presión y la temperatura del fluido de proceso tienen un impacto considerable en el rendimiento de los componentes. La válvula que seleccione debe mantener la presión y funcionar cuando sea necesario y bajo un amplio rango de temperaturas y presiones. El diseño, la selección de materiales y la aprobación son aspectos críticos del rendimiento de la válvula. También recuerde que la presión y la temperatura influyen considerablemente entre sí. Generalmente, a medida que la temperatura del fluido de proceso aumenta, la clasificación de la presión de servicio disminuirá.

E: Conexiones Finales (de Ends)

Las válvulas se suministran con una variedad de conexiones finales diferentes. Éstas pueden ser racores para tubointegrales, roscas, bridas de tubería, extremos soldados, etc. Aunque no se asocia tradicionalmente con la construcción de una válvula, la selección de las conexiones finales es fundamental para la composición general de la válvula y su capacidad para mantener un sistema estanco. Asegúrese de que las conexiones finales sean apropiadas para la presión y la temperatura de su sistema y que tengan el tamaño correcto — la conexión final correcta puede simplificar la instalación y evitar puntos de fuga adicionales.

D: Entrega (de Delivery)

Una vez que haya considerado cada uno de estos factores y haya seleccionado la válvula más apropiada para su aplicación, la siguiente pregunta es: “¿Cuándo las necesito? ¿Cuántas necesito?”

La entrega a tiempo y el suministro fiable son tan importantes para mantener su sistema de fluidos operativo y eficiente como cualquier otro factor. Como último paso del método STAMPED, examine a sus proveedores. ¿Pueden entregar los componentes que necesita, cuando los necesita? ¿Es fácil la comunicación con ellos? ¿Trabajarán con usted para entender las necesidades de su sistema?

La selección de válvulas es una parte integral del diseño de sistemas de fluidos seguros y eficientes. ¿Le interesa conocer más a fondo la selección de válvulas y el diseño de sistemas de fluidos? Piense en asistir a uno de nuestros cursos de formación para mejorar su conocimiento sobre el diseño de su trabajo. Conozca más a fondo nuestros próximos cursos en línea hoy mismo:

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Joe Bush es el director general de producto de Swagelok, y es responsable de establecer la visión y estrategia a largo plazo de la línea de producto de válvulas industriales generales. En sus 26 años en Swagelok, tiene una amplia experiencia que incluye la dirección del servicio técnico del grupo de servicio de alta pureza, Analista Jefe de Precios y Director de Mercado del Sector del Petróleo y Gas.

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