¿Qué es una válvula?
Una válvula se puede definir como un elemento mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación de líquidos o gases mediante piezas móviles que abren o cierran, de forma parcial o total, el paso del fluido. Las válvulas hay que entenderlas dentro del contexto de una instalación con tuberías, accesorios de unión y bombas.
Existen múltiples tipos de válvulas que dependen del tipo de sistema de cierre: Válvula de bola, válvula de compuerta, válvula mariposa, válvula de guillotina, válvula de aguja, entre otras.
Las válvulas de aguja son utilizadas más que todo en instrumentación y se les denomina así, por el tipo de sistema de cierre que poseen; Se trata de un vástago que termina en una punta delgada semejante a una aguja y que cierra y/o abre un paso encajando en un pequeño orificio dentro del cuerpo de esta.
Manifold
Este dispositivo (compuesto por varios elementos) es sumamente utilizado en las industrias debido a su función y a las facilidades que brinda en las líneas de producción.
Un manifold consiste en un conjunto de cilindros y válvulas que gestionan los fluidos o gases que son suministrados en determinado sector de una línea o planta de producción. El dispositivo logra controlar los gases o líquidos al cerrarse y abrirse (según sea el caso) simultáneamente, esto permite suspender o posibilitar que los productos continúen su trayectoria.
Se puede diferenciar de una válvula de aguja básicamente por que la válvula de aguja tiene una entrada de flujo y una de salida, aunque hay algunas con dos salidas que podrían considerarse como manifolds. El manifold por el contrario tiene una o varias entradas de flujo y dos o más salidas.
Últimamente se fabrican manifolds compactos que se asemejan mucho a las válvulas de aguja, de allí la confusión entre los dos dispositivos.
Por qué utilizar válvulas de aguja y manifolds
Habiendo explicado qué son las válvulas de aguja y los manifolds, es casi evidente que son herramientas bastante útiles en la industria, las cuales deben estar elaboradas con la calidad necesaria para evitar que, al gestionar el flujo de distintas materias, aquellas que no deben coincidir se mezclen o que dicho flujo quede bloqueado, igual que evitar fugas. A continuación, se mencionan algunos de los usos y beneficios de estos instrumentos:
- Permite proteger los equipos de ser sometidos a presión excesiva o a altas temperaturas.
- Reduce los riesgos de fugas al minimizar las conexiones.
- Disminuye la distancia que debe recorrer el material.
- Si se centralizan, es posible ejecutar varias operaciones en el mismo espacio y al mismo tiempo.
- Aísla la presión.
- Facilita disminuir los costos por mantenimiento e instalación.
- Posibilita una forma segura de calibrar, bloquear o aislar instrumentos.
- Permite rectificar, rediseñar u obtener provecho de los espacios limitados.
Tipos de válvulas de aguja y manifolds
El tipo de válvula de aguja depende de la presión nominal, el asiento de cierre, tamaño y utilidad. En ese orden de ideas existen varios tipos de válvulas de aguja:
- Mini válvula o compacta.
- Válvulas de asiento suave.
- Válvulas de asiento duro.
- Válvulas de media presión.
- Válvulas de alta presión.
- Válvulas estándar sin purga.
- Válvulas con purga.
- Válvulas de bloqueo y purga.
- Válvulas de doble bloqueo y purga.
Así mismo, los tipos de manifold para instrumentación, también dependen de las mismas variables. Los más estándar de acuerdo con su utilidad y aplicación son:
- Bloqueo y purga de presión estática, asiento duro y blando.
- Nivel de líquido, asiento duro y blando.
A partir de estos depende de la cantidad de salidas y purgas que tengan. Existen de dos, tres, cuatro y cinco salidas con una o doble purga.
Cómo seleccionar las válvulas adecuadas
La selección de una válvula o un manifold es muy importante en la práctica adecuada 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.
Para la correcta selección de las válvulas o manifolds, se puede seguir el método STAMPED. Aquí se tiene en cuenta: tamaño, temperatura, aplicación, fluido, presión, 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).
Tamaño:
El tamaño de su válvula o manifold 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.
Temperatura:
Se debe tener en cuenta las temperaturas a las que su válvula o manifold funcionará, tanto la temperatura del fluido del sistema como la temperatura de trabajo del entorno. Es importante tener en cuenta fluctuaciones o cambios en dichas temperaturas. Estas condiciones pueden influir en la selección de la válvula o manifold o en la frecuencia con la que tendrá que realizar el mantenimiento preventivo.
Las fluctuaciones de temperatura pueden hacer que los materiales de cierre se dilaten y se contraigan. De igual manera, los componentes metálicos pueden perder fuerza a temperaturas más altas, reduciendo los índices de presión.
Aplicación:
Tenga en cuenta lo que su válvula o manifold 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 definirán el tipo de válvula o manifold que seleccionará para su diseño, por ejemplo, si su intención es reducir o regular el caudal, la mejor opción podría ser una válvula de aguja o de regulación.
Fluido:
El fluido de proceso también debe ser analizado cuidadosamente mientras se busca seleccionar la válvula o manifold correcta con la adecuada composición de material. Se debe asegurar 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.
Presión:
La presión es otra consideración importante en su selección de válvulas o manifolds. Existen dos presiones para tener en cuenta:
- Presión de operación: 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.
Conexiones finales:
Las válvulas se diseñan con una variedad de conexiones finales diferentes. Estas pueden ser racores para tubo integrales, roscas, bridas de tubería, extremos soldados, etc. Para instrumentación generalmente las conexiones suelen ser roscadas en tamaños de ¼” macho o hembra rosca NPT. 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.
Entrega:
No menos importante es el tiempo de entrega de su proveedor. 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.