En una válvula industrial no basta con definir el tipo de obturador o la clase de presión. La elección de materiales en el cuerpo y en los asientos determina cómo va a responder la válvula frente al fluido, al entorno y al paso del tiempo. De esa decisión dependen la resistencia a la corrosión y al desgaste, el nivel de estanqueidad alcanzable y la frecuencia con la que será necesario intervenir en la instalación.
Desde el punto de vista de ingeniería, elegir los materiales idóneos significa alinear tres factores: las condiciones de servicio, la compatibilidad frente a corrosión y erosión y el grado de sellado que exige el punto de servicio. Con presión, temperatura, tipo de medio y presencia de sólidos bien definidos, es posible decidir si el cuerpo debe priorizar resistencia al entorno, si el asiento debe soportar servicio severo o si la prioridad es la estanqueidad a baja presión.
Bronce: cuerpo de válvula para ambientes agresivos
El cuerpo de la válvula es el elemento que recibe el esfuerzo mecánico y está expuesto de forma continuada al entorno. El bronce ofrece una gran resistencia a la corrosión, al desgaste e incluso a la acción de ácidos no oxidantes. Esta combinación de propiedades lo convierte en un material idóneo para equipos hidráulicos y, en particular, para válvulas que trabajan de forma prolongada en condiciones exigentes a baja presión.
El bronce no se oxida, ya que contiene una cantidad insignificante de hierro. Por este motivo es el material óptimo para válvulas empleadas en ambientes agresivos como el provocado por el agua marina, donde muchas aleaciones se degradan con rapidez. Esta característica explica la elevada demanda de válvulas de bronce en el sector naval, además de por ser amagnético.
Los principales sectores demandantes de válvulas de bronce FHT son el naval, el petroquímico, el saneamiento y el industrial. La nobleza de esta aleación permite extender su uso a ámbitos como el nuclear, el offshore o el energético cuando se requiere una solución robusta frente a la corrosión del entorno. Elegir bronce como material de cuerpo es una forma directa de proteger la instalación frente a condiciones ambientales agresivas.
Asientos metal-metal: resistencia mecánica y servicio severo
Los asientos son los responsables del cierre de la válvula. En una válvula de bola flotante, la bola, unida a un eje por la parte superior, gira noventa grados y la presión del flujo la empuja contra el asiento aguas abajo, creando el sello. El material de asiento define el rango de servicio en el que ese cierre se mantiene.
Los asientos de metal son adecuados para ambientes y productos corrosivos, para temperaturas elevadas y para fluidos con partículas en suspensión. Según el material, las válvulas con asiento metal-metal pueden soportar condiciones más severas que las válvulas de asiento blando, incluidos ácidos, calor, abrasivos, choque hidráulico, erosión y alta presión.
Esta capacidad tiene un coste. Las válvulas de asiento de metal generalmente cuestan más que las de asiento blando y, por construcción, pueden presentar más fugas a largo plazo que una solución equivalente con asiento blando. En aplicaciones de muy baja presión, una vez que se ha producido cierto desgaste del asiento puede no existir suficiente presión para mantener la bola apoyada sobre el asiento aguas abajo y garantizar un cierre completamente estanco. Desde el punto de vista de materiales, elegir asiento metal metal significa priorizar resistencia térmica, química y mecánica por delante de la estanqueidad máxima en baja presión.
Asientos blandos termoplásticos: estanqueidad y par de maniobra
Cuando el requisito principal es el sellado y la estabilidad del control, la elección se orienta hacia los asientos blandos termoplásticos. En las válvulas de bola guiadas, la bola está anclada por un segundo eje en la parte inferior, el muñón, que impide que se desplace de su eje y permite mantener un sellado adecuado en ambos lados. Esta configuración es especialmente interesante en válvulas de tres o cuatro vías y en aplicaciones de muy baja presión.
En este tipo de válvulas, las superficies de sellado se fabrican con materiales termoplásticos no metálicos como PTFE, Nylon, DEVLON o PEEK. Estos asientos trabajan en temperaturas de servicio por debajo de doscientos setenta grados centígrados, según el material de sellado. En las condiciones adecuadas, las válvulas con asiento blando pueden ofrecer un nivel de sellado muy alto a lo largo de su vida útil, habitualmente superior al de una válvula convencional de metal. Además, requieren menos par de giro que las válvulas de bola flotante, lo que simplifica la automatización.
El límite lo marca el propio material termoplástico. Las válvulas de asiento blando no son una buena combinación para medios muy corrosivos ni para fluidos de proceso sucios o abrasivos, ya que estas condiciones pueden dañar el asiento y generar fugas. Tampoco soportan las mismas presiones que las válvulas con asiento de metal. A cambio, dentro de su ventana de servicio ofrecen estanqueidad elevada y un coste contenido.
Combinar materiales según la especificación del proceso
La elección de materiales para una válvula industrial consiste en combinar cuerpo y asientos de forma coherente con la especificación del proceso. En entornos agresivos, un cuerpo de bronce aporta resistencia a la corrosión y al desgaste. En puntos de servicio severo con temperatura elevada, partículas y medios corrosivos, los asientos metal-metal permiten mantener el cierre en condiciones exigentes. Cuando el punto de servicio exige un sellado muy alto con par de maniobra reducido y buena respuesta a baja presión, los asientos blandos termoplásticos en válvulas de bola guiadas ofrecen una solución eficaz.
A partir de las condiciones de servicio y del tipo de fluido, FHT Valves puede ayudar a concretar qué combinación de bronce, asiento metal metal o asiento blando resulta más adecuada para cumplir los objetivos de control, seguridad y vida útil de cada instalación.