Elección de las Válvulas Correctas para Sistemas de Fluidos Industriales: Guía Práctica

Cómo Seleccionar las Válvulas Correctas para su Sistema de Fluidos Industrial

Joe Bush, Gerente Senior de Producto, Swagelok

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

Las válvulas se seleccionan típicamente durante el diseño inicial del sistema de fluidos. A lo largo de la vida del sistema, los técnicos de mantenimiento usualmente reemplazarán una válvula, y la mayoría de otros componentes, con el mismo tipo ya encontrado en el sistema, según la especificación. 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 reemplazar prematuramente la válvula más tarde.

¿Cómo hace la elección correcta?

Para una selección adecuada de válvulas, diseñadores y técnicos pueden seguir el método STAMPED, que tiene en cuenta Tamaño, Temperatura, Aplicación, Medio, Presión, Extremos o racores, y Entrega. La consideración exhaustiva de cada una de estas condiciones operativas puede guiar a profesionales de sistemas de fluidos industriales y muestreo analítico a la elección correcta de válvula.

Aquí está cómo aplicar STAMPED a su diseño de sistema de fluidos:

T: Tamaño

El tamaño de su válvula dicta su capacidad de flujo y necesitará corresponder a la tasa de flujo deseada (o requerida) de su sistema. Los fabricantes proporcionarán un coeficiente de flujo (C_v), que indica la relación entre la caída de presión a través de una válvula y la tasa de flujo correspondiente.

El coeficiente de flujo, o C_v, es la cantidad de agua en galones estadounidenses por minuto que fluirá a través de una válvula con una caída de presión de 1 psi a través de la válvula y a una temperatura de 15,5 °C. Con fluidos compresibles, como gases, calcular y usar el parámetro C_v para predecir el flujo es más complejo, pero aún proporciona un medio efectivo para dimensionar válvulas para una aplicación dada.

Los factores de diseño de válvula que influyen en C_v incluyen el tamaño y geometría del camino de flujo; el tamaño del orificio de una válvula afecta el flujo de fluido a través de ella. Cuanto mayor el orificio, mayor la capacidad de flujo potencial. Los orificios en diferentes tipos de válvulas pueden variar considerablemente; por ejemplo, una válvula de bola ofrecerá resistencia de flujo mínima, pero una válvula de aguja puede restringir o ralentizar el flujo. Estos deberían ser consideraciones en su proceso de selección.

Cuando tenga dudas, consulte a su fabricante, uno bueno ayudará en el dimensionamiento de la válvula que necesita. Para este propósito, Swagelok ofrece una útil calculadora de C_v que puede usarse como punto de partida en la selección de la válvula correcta para su aplicación.

T: Temperatura

Tenga en cuenta las temperaturas donde su válvula estará en operación. Esto incluye tanto la temperatura del medio del sistema que su válvula ayudará a controlar como la temperatura operativa ambiente del entorno circundante. Pregúntese: "¿Estas temperaturas serán constantes, o cambiarán frecuentemente?" Estas condiciones pueden influir en su selección de válvula o en la frecuencia con que necesitará realizar mantenimiento preventivo.

Considere fluctuaciones de temperatura que pueden causar que los materiales de sellado se expandan y contraigan. Además, los componentes metálicos pueden perder resistencia a temperaturas más altas, reduciendo las clasificaciones de presión. Es importante verificar con su fabricante que una válvula haya sido probada completamente en los extremos.

A: Aplicación

Considere qué necesita hacer su válvula en su sistema. ¿Necesita iniciar o detener el flujo? ¿Regular el nivel de flujo? ¿Controlar la dirección del flujo? ¿Proteger el sistema de sobrepresión?

Sus respuestas a estas preguntas guiarán el tipo de válvula que seleccionará para su diseño. De nuevo, considere una válvula de bola de dos vías simple como ejemplo. Aunque algunas válvulas de bola de otros fabricantes pueden ofrecer una función de estrangulación, la mayoría de las válvulas de bola no deben usarse para estrangular o regular el flujo y están destinadas a usarse en posición totalmente abierta o totalmente cerrada. Si su objetivo es estrangular o regular el flujo, una mejor opción podría ser una válvula de aguja o de medición. Puede aprender más sobre función y tipos de válvulas en este artículo.

M: Medio

El fluido de proceso dentro de su sistema también debe considerarse cuidadosamente al buscar seleccionar la válvula correcta con la composición de material correcta. Asegúrese de que el medio de su sistema sea compatible con los materiales que componen los cuerpos de sus válvulas, asientos, puntas de vástago y otros materiales más blandos. La incompatibilidad puede llevar a problemas de corrosión, fragilización o agrietamiento por corrosión bajo tensión, todos los cuales pueden plantear riesgos de seguridad, así como problemas costosos de producción.

Al igual que con la temperatura, también debe considerar dónde se pondrá la válvula en servicio. ¿Operará en un ambiente controlado climáticamente, como el interior de una planta o recinto de instrumentación calefaccionado? ¿Estará en exteriores, expuesto a elementos como luz solar directa, lluvia, nieve, escarcha, hielo y fluctuación de temperatura? ¿Un ambiente marino con exposición significativa a cloruros? Las válvulas y sus componentes vienen en una variedad de materiales. Elija aquellos que mejor se adapten a estos factores para maximizar la longevidad y funcionalidad de las válvulas.

P: Presión

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

• Presión de trabajo: La presión operativa normal en su sistema.
• Presión de diseño: El límite de presión máximo proporcionado por el fabricante de la válvula; nunca exceda la presión de diseño de cualquier componente de sistema de fluidos, a menos que lo haga bajo condiciones de prueba controladas.

La limitación de presión de un sistema de fluidos se basa en su componente de menor clasificación, recuerde esto al seleccionar su válvula. La presión y temperatura del fluido de proceso tienen impactos considerables en el rendimiento del componente. La válvula que seleccione necesita mantener presión y operar cuando se necesite y bajo una amplia gama de temperaturas y presiones. El diseño, selección de materiales y validación son todos aspectos críticos del rendimiento de la válvula. También recuerde que la presión y temperatura se impactan considerablemente entre sí. Generalmente, a medida que la temperatura del fluido de proceso aumenta, la clasificación de presión de trabajo disminuirá.

E: Conexiones de Extremo

Las válvulas vienen con una variedad de diferentes conexiones de extremo. Estas podrían ser racores para tubos integrales, roscas de tubería, bridas de tubería, extremos soldados, etc. Aunque no se asocian tradicionalmente con la construcción de una válvula, la selección de conexión de extremo es crítica para la composición general de la válvula y su capacidad para mantener un sistema estanco. Asegúrese de que sus conexiones de extremo sean apropiadas para la presión y temperatura de su sistema y estén dimensionadas correctamente, la conexión de extremo correcta puede simplificar la instalación y evitar puntos de fuga adicionales.

E: Entrega

Una vez que ha considerado cada uno de estos factores y ha seleccionado la válvula más apropiada para su aplicación, pregúntese: "¿Cuándo necesito mis válvulas? ¿Cuántas necesito?"

La entrega a tiempo y el suministro fiable son tan importantes para mantener su sistema de fluidos operacional y eficiente como cualquier otro factor. Como paso final del método STAMPED, evalúe a sus proveedores. ¿Son capaces de conseguirle las piezas que necesita cuando las necesita? ¿Son accesibles? ¿Trabajarán con usted para entender las necesidades de su sistema?

La selección de válvulas es integral para diseñar sistemas de fluidos seguros y eficientes. ¿Interesado en saber más información en profundidad sobre selección de válvulas y diseño de sistemas de fluidos? Considere asistir a uno de nuestros cursos de capacitación para mejorar su conocimiento de diseño de trabajo. Obtenga más información sobre nuestros próximos cursos virtuales hoy:

Joe Bush es Gerente Senior de Producto para Swagelok, y es responsable de establecer la visión y estrategia a largo plazo para la línea de productos de válvulas industriales generales. En sus 26 años en Swagelok, tiene una amplia gama de experiencia incluyendo liderazgo de servicio técnico para el grupo de servicio de alta pureza, Analista Senior de Precios y Gerente de Mercado para el mercado de Petróleo y Gas.