Una visión general de las válvulas termoplásticas y sus prestaciones

Las válvulas termoplásticas ofrecen una forma fiable y económica de manipular productos químicos corrosivos en algunos de los entornos más duros. Al comparar las válvulas no metálicas con las metálicas, el especificador debe tener en cuenta muchos criterios, entre ellos:

• Presión de proceso
• Límites de temperatura (alta y baja) del material
• Resistencia a la corrosión
• Resistencia a la abrasión
• Coste

Coste

En muchos casos, los clientes quieren materiales para un proyecto al menor coste posible. Esto no equivale al coste total de propiedad, que es el valor a largo plazo que tiene en cuenta el rendimiento y los costes de funcionamiento a lo largo de la vida útil de un producto. Al evaluar los costes, es importante mirar más allá del coste inicial de un material. ¿Existen otras opciones de material que ofrezcan un mejor rendimiento a largo plazo? ¿Qué tipos de válvulas cumplirán los criterios de rendimiento del cliente? Cuanto menor sea el mantenimiento y el tiempo de inactividad, mayor será el beneficio en la cuenta de resultados del cliente. También hay que tener en cuenta el peso de una válvula. Puede haber costes adicionales de soporte y tiempo de manipulación cuando se instalan válvulas de cuerpo metálico por encima de la cabeza. Y con los costes de envío por las nubes, es más económico enviar un patín de válvulas de plástico que un patín de válvulas de cuerpo metálico. ¿Están las válvulas cubiertas por una garantía y, en caso afirmativo, por cuánto tiempo? El coste de sustitución es otro factor a tener en cuenta.

Materiales/Presiones/Temperaturas

Las válvulas no metálicas tienen una excelente resistencia química y, a diferencia de las metálicas, no se ven afectadas por el ataque galvánico y electrolítico. Esto significa que son resistentes tanto a la corrosión interna como a la externa.

El rango de temperatura de las válvulas termoplásticas moldeadas puede ser tan bajo como -40° F y tan alto como 300° F, con capacidades de presión de hasta 230 psi. Más del 70% de las aplicaciones industriales se encuentran dentro de este rango. En las aplicaciones químicas en las que la presión es superior a 230 psi, o las temperaturas son superiores a 300 °F, los materiales compuestos, el acero revestido o las aleaciones metálicas son los más adecuados para la aplicación.

Al considerar una válvula no metálica, hay que tener en cuenta la relación presión/temperatura junto con el tipo de válvula que se va a utilizar.

El cloruro de polivinilo (PVC) y el cloruro de polivinilo clorado (CPVC) son las válvulas más utilizadas en aplicaciones industriales. Estos materiales pueden soportar la mayoría de ácidos, álcalis fuertes, grasas y aceites. El PVC y el CPVC no se recomiendan para hidrocarburos clorados, cetonas (disolventes), ésteres y aromáticos, porque reaccionan por permeación y provocan hinchazón y pérdida de resistencia a la tracción. La gama de temperaturas del PVC oscila entre 32° F y 140° F, y la del CPVC llega hasta 195° F. Su coste relativamente bajo y la sencillez del método de unión (cemento disolvente) hacen que estos dos materiales sean una elección popular. Cementados con disolvente a tuberías y accesorios, el PVC y el CPVC son la primera elección de muchos instaladores por su facilidad de instalación.

El polipropileno (PP) tiene una excelente resistencia química a los ácidos, los álcalis fuertes y los disolventes. El PP pertenece a la familia de las olefinas y no funciona bien cuando se manipulan hidrocarburos clorados o agentes oxidantes fuertes. El intervalo de temperaturas de las válvulas de polipropileno oscila entre -4° F y 195° F. El coste es similar al del CPVC. El principal método de unión es la fusión por calor (soldadura), en lugar del cemento disolvente. La fusión por calor puede realizarse mediante fusión por encaje y a tope en la flota de equipos de soldadura de Asahi.

El fluoruro de polivinilideno (PVDF) es la resina de fluoropolímero más popular utilizada para aplicaciones químicas y de alta pureza, porque el fluoruro crea un enlace extremadamente fiable con las demás moléculas del plástico. El polímero tiene una excelente resistencia química a los ácidos fuertes, los disolventes orgánicos, los álcalis débiles y los agentes oxidantes fuertes. El PVDF tiene una excelente resistencia a la abrasión y propiedades dieléctricas, y tiene un rango de temperatura de -40° F a 250° F. Debido a la fiable unión de fluoruro, que es capaz de resistirse a romperse en presencia de una amplia gama de sustancias químicas, el PVDF también es un material fantástico para aplicaciones críticas en las que la lixiviación de moléculas no deseadas puede causar efectos desastrosos dentro del sistema. La producción de PVDF no requiere estabilizantes, plastificantes ni lubricantes. La ausencia esencial de contaminantes es otra razón por la que el PVDF se utiliza habitualmente en aplicaciones farmacéuticas y de semiconductores, en las que se emplea agua ultrapura y fluidos químicamente puros.

El Etileno Clorotrifluoroetileno (ECTFE) y el Perfluoroalcoxi (PFA) son los dos fluoropolímeros adicionales que pueden soportar pH de 1 a 14. El ECTFE y el PFA funcionan bien donde no lo hacen los metales caros (titanio, aleación 20, acero inoxidable 316/304L o acero revestido). Ambos se utilizan para altas concentraciones de ácidos, como el ácido sulfúrico al 98,3%, y pueden emplearse con gran éxito en aplicaciones altamente oxidantes como el cloro gaseoso, el ozono y el dióxido de cloro. El ECTFE y el PFA también son adecuados para disolventes y/o aplicaciones de pH alto a temperaturas elevadas. Sin embargo, el ECTFE y el PFA son más caros que otras opciones no metálicas, y deben reservarse para aplicaciones críticas.

Los materiales de la junta y el asiento son tan importantes como el material del cuerpo de la válvula. Hay muchas opciones: EPDM, FKM, nitrilo, hypalon, aflas y PTFE, todos los cuales ofrecen distintos grados de resistencia química, rangos de temperatura, resistencia a la abrasión y, por tanto, rendimiento de sellado. La mayoría de los fabricantes de válvulas termoplásticas diseñan sus válvulas para que cumplan la norma de cierre ANSI Clase VI, lo que comúnmente se denomina: cierre hermético a las burbujas.

Conductividad térmica

Los no metálicos tienen una conductividad térmica muy baja y actúan como aislantes, en comparación con los metales, que no la tienen. El polipropileno tiene una conductividad térmica de 1,2 BTU-in/ft²-°F-hr. La conductividad térmica del acero al carbono, de 360 BTU-in/ft²-hr, es 300 veces mayor que la del polipropileno. ¿Significa esto que las válvulas termoplásticas no se agrietarán a temperaturas bajo cero? Por supuesto que no. Lo que sí demuestra la baja conductividad térmica de los termoplásticos es el considerable tiempo que tardará un fluido en congelarse en una válvula termoplástica; en este ejemplo, tarda trescientas veces más que el acero al carbono.

Características de abrasión

Otra ventaja clave de los materiales termoplásticos es su resistencia a la abrasión, específicamente donde la mayoría de los materiales termoplásticos superan al acero. Debido a su estructura molecular y a su bajo coeficiente de fricción, el PVDF es la mejor opción si la resistencia a la abrasión es la consideración más importante. Un diafragma sólido de PVDF o una válvula de mariposa con un disco de PVDF son las dos mejores opciones. El acero revestido utiliza un revestimiento que suele tener un grosor de 3 mm o 0,118 pulgadas, que puede limitar la vida útil y el rendimiento en una aplicación abrasiva, en comparación con una válvula de cuerpo sólido.

También existe la posibilidad de corrosión externa por los vapores. Una válvula termoplástica de cuerpo sólido tiene la misma resistencia química en el exterior que una válvula metálica revestida. Los revestimientos también suelen rayarse y astillarse por los tornillos embridados y el apriete durante la instalación.

Tipos de válvulas termoplásticas

Hay muchos tipos de válvulas termoplásticas: de bola, de mariposa, de diafragma, de compuerta, de filtro de sedimentos, de llave de laboratorio, de aguja, de alivio, reguladoras, de retención, de globo y de control de caudal. Los actuadores neumáticos y eléctricos accionan válvulas de 1/4″ a 48″. Haz clic aquí para saber más sobre las opciones de actuación.

Opciones de funcionamiento de la válvula

Si se necesita un accionamiento manual a distancia, hay disponibles vástagos de prolongación y operadores de rueda de cadena. Es posible accionar dos válvulas de mariposa con un solo actuador. Las válvulas manuales pueden equiparse con retornos por muelle, o se puede añadir accionamiento eléctrico y neumático completo a la oferta de válvulas no metálicas de Asahi. Estas son sólo algunas de las muchas opciones disponibles para las válvulas termoplásticas.

AVISO DEL EDITOR: Ten en cuenta que la información de este artículo sólo tiene fines educativos y no sustituye a ninguna información técnica ni especificación de producto de Asahi/America.
Consulta al departamento técnico de Asahi/America en el 1-800-343-3618 o en [email protected] sobre todas las aplicaciones de productos en lo que respecta a la selección de materiales en función de la presión, la temperatura, los factores medioambientales, los productos químicos, los medios, la aplicación, etc.