Válvulas de bola para medios corrosivos: Guía de selección y elección de materiales

Las válvulas de bola se utilizan ampliamente en diversas industrias que trabajan con medios corrosivos, como las de procesamiento químico, petróleo y gas, tratamiento de aguas y productos farmacéuticos. Cuando se manipulan medios corrosivos, la elección de los materiales adecuados para las válvulas de bola es crucial para garantizar la seguridad, eficacia y longevidad de la válvula.

Las válvulas de bola son preferibles a otras válvulas en entornos corrosivos por varias razones.

• Diseño sencillo: El diseño de la válvula de bola minimiza el número de componentes susceptibles a la corrosión. Las válvulas de bola tienen menos piezas internas que otros tipos de válvulas, como las de globo o las de compuerta, lo que significa menos superficies a las que pueda atacar el entorno corrosivo.
• Cierre hermético: Las válvulas de bola tienen un disco en forma de bola que gira para controlar el flujo de fluido a través de la válvula. Cuando la bola está en posición cerrada, forma un sello hermético con el cuerpo de la válvula, impidiendo cualquier fuga. Este diseño hace que las válvulas de bola sean ideales para su uso en entornos en los que la más mínima fuga puede causar problemas importantes.

Causas de la corrosión en las válvulas de bola

La corrosión es la destrucción gradual del metal debido a reacciones químicas o electroquímicas con el entorno. La corrosión en las válvulas de bola puede provocar fugas, fallos de la válvula y otros problemas de funcionamiento, como que la bola se atasque dentro de la válvula.

Varios factores, como la exposición a productos químicos agresivos, altas temperaturas y entornos de alta presión, pueden provocar corrosión en las válvulas de bola. Las válvulas de bola pueden corroerse por múltiples razones.

• Exposición a ambientes corrosivos: Las válvulas de bola fabricadas con determinados materiales, como acero al carbono o hierro fundido, son susceptibles a la corrosión cuando se exponen a entornos corrosivos, como agua de mar o soluciones ácidas. La corrosión también puede producirse cuando la válvula entra en contacto con sustancias como ácidos, álcalis y cloro.
• Corrosión galvánica: La corrosión galvánica se produce cuando dos metales distintos están en contacto en presencia de un electrolito. En las válvulas de bola, esto puede ocurrir cuando se utilizan materiales diferentes para el cuerpo, la bola y el vástago. Si estos materiales tienen propiedades electroquímicas diferentes, el flujo de corriente eléctrica puede provocar corrosión.
• Erosión-corrosión: La erosión-corrosión se produce por desgaste mecánico y ataque químico. Esto puede ocurrir en válvulas de bola expuestas a flujos de alta velocidad o fluidos abrasivos. La acción mecánica del fluido puede eliminar la capa protectora de óxido de la superficie de la válvula, exponiendo el metal subyacente a la corrosión.
• Corrosión inducida por microbios: La corrosión inducida por microbios (MIC) está causada por microorganismos, como bacterias y hongos, que pueden colonizar la superficie de las válvulas de bola. Estos microorganismos pueden producir ácidos y otras sustancias corrosivas que pueden atacar la superficie del metal, provocando corrosión.

Selección de válvulas de bola para entornos corrosivos

Hay varias formas de tratar los medios corrosivos cuando se utilizan válvulas de bola en aplicaciones industriales.

Selección de materiales

Materiales generales

En función de la aplicación, pueden utilizarse materiales como acero inoxidable, titanio, Hastelloy y otras aleaciones. Estos materiales son conocidos por su resistencia a la corrosión y pueden soportar la exposición a productos químicos y entornos agresivos.

• El acero inoxidable 316 se recomienda para entornos altamente corrosivos, mientras que el acero inoxidable de grado 304 es adecuado para entornos ligeramente corrosivos. Aprenda a elegir entre acero inoxidable 316 y 304.
• Las válvulas de bola de plástico, como las de PVC y CPVC, son muy resistentes a la corrosión, pero pueden no ser adecuadas para aplicaciones de alta temperatura Suelen tener una temperatura máxima de 60 °C.
• Las válvulas de asiento blando con materiales elastoméricos elásticos, como FKM, FFKM o EPDM, pueden ofrecer un excelente rendimiento de estanquidad en entornos corrosivos.

El efecto de la concentración, la presión y la temperatura

Los distintos materiales se ven afectados por diferentes sustancias y condiciones de distinta manera, lo que dificulta la elección del adecuado. Por ejemplo, bajas concentraciones de ácido sulfúrico pueden corroer el acero, pero altas concentraciones pueden crear una película protectora. El hidrógeno sólo corroe el acero a altas temperaturas y presión, mientras que el cloro no es muy corrosivo cuando está seco, pero puede serlo mucho en condiciones de humedad. Elegir el material adecuado para el cuerpo de la válvula implica tener en cuenta factores como la resistencia a la presión y la temperatura, el coste y la disponibilidad, no sólo la prevención de la corrosión. La tabla 1 muestra la compatibilidad de los medios corrosivos comunes con los materiales típicos de las válvulas de bola. Consulte también nuestra tabla de compatibilidad química para conocer la compatibilidad de los medios más corrosivos con los distintos materiales de las válvulas.

Tabla 1: Compatibilidad de los materiales con los medios corrosivos habituales

Medios de comunicación	Información sobre el material de las válvulas de bola
Ácido sulfúrico	Acero inoxidable (SS316): El acero inoxidable 316 es muy resistente al ácido sulfúrico en concentraciones de hasta el 20% y a temperaturas de hasta 150 °C (302 °F). Sin embargo, a concentraciones y temperaturas más elevadas, puede corroerse. Hastelloy: El Hastelloy es muy resistente al ácido sulfúrico en concentraciones de hasta el 70% y a temperaturas de hasta 100 °C (212 °F). A concentraciones y temperaturas más elevadas, puede corroerse. Polipropileno (PP) El PP es resistente al ácido sulfúrico en concentraciones de hasta el 70% y a temperaturas de hasta 80 °C (176 °F). Sin embargo, no se recomienda su uso con ácido sulfúrico concentrado ni a temperaturas elevadas. PTFE (Teflon): El PTFE es muy resistente al ácido sulfúrico en concentraciones de hasta el 98% y a temperaturas de hasta 200 °C (392 °F). Sin embargo, puede no ser adecuado para aplicaciones de alta presión. Viton: El Viton es muy resistente al ácido sulfúrico acuoso. Sin embargo, puede no ser adecuado para aplicaciones de alta presión. La válvula de bola cerámica es una alternativa más cara a altas presiones y temperaturas.
Ácido clorhídrico	PVDF, PTFE, Hastelloy C y titanio
Ácido nítrico	Ácido nítrico concentrado (superior al 70%): Las válvulas de bola fabricadas con materiales como Hastelloy C, titanio o circonio se recomiendan por su excelente resistencia a la corrosión en entornos altamente oxidantes. Ácido nítrico diluido (por debajo del 70%): Materiales como el acero inoxidable, el PTFE o el FKM pueden utilizarse para válvulas de bola que funcionen en soluciones diluidas de ácido nítrico a bajas presiones y temperaturas. Ácido nítrico a alta temperatura y presión: Para las válvulas de bola que funcionan en soluciones de ácido nítrico a alta temperatura y presión, materiales como el Inconel o el Monel pueden ser adecuados debido a su alta resistencia y a la corrosión a temperaturas elevadas.
Cloro	Hastelloy C-276, titanio, Monel y PVC
Amoníaco	Acero inoxidable 316, PTFE (para 10% de amoníaco)
Alcohols, Ketones, Esters, Ethers	Alcoholes: Acero inoxidable Ketones: Las cetonas pueden ser muy reactivas y atacar ciertos materiales de las válvulas. Por ejemplo, la acetona puede disolver ciertos tipos de válvulas de plástico. Las válvulas de acero inoxidable y latón pueden ser adecuadas para algunas cetonas, pero es importante consultar con el fabricante de la válvula para obtener recomendaciones específicas. Ésteres: Los ésteres suelen ser compatibles con las válvulas de acero inoxidable. Sin embargo, algunos ésteres, como el acetato de etilo, pueden ser agresivos y requerir el uso de revestimientos. Éteres: Los éteres pueden ser muy reactivos y atacar a determinados materiales de las válvulas. Las válvulas de acero inoxidable y latón son adecuadas para su uso, pero es importante consultar con el fabricante de la válvula para obtener recomendaciones específicas.

Diseño

• Grietas reducidas: Las válvulas de bola para uso en entornos corrosivos tienen un diseño que minimiza el potencial de corrosión, como un número reducido de hendiduras o espacios muertos donde pueden acumularse medios corrosivos. Además, una válvula de bola de puerto completo puede reducir la acumulación de medios corrosivos, mientras que una válvula de bola de puerto reducido puede ser más propensa a la acumulación y la corrosión.
• Sistema de doble sellado: Una válvula de bola anticorrosiva puede tener un sistema de doble sellado que proporciona una capa adicional de protección contra los medios corrosivos. Este sistema suele incluir dos juegos de juntas para evitar que el medio corrosivo penetre en la válvula y provoque daños en los componentes internos.
• Protector del tallo: El vástago de una válvula de bola es un componente crítico vulnerable a la corrosión. Las válvulas de bola anticorrosivas pueden incluir un protector del vástago que lo protege de la exposición a medios corrosivos. Esto puede conseguirse utilizando revestimientos o materiales resistentes a la corrosión.

Recubrimientos

Los revestimientos crean una barrera entre el metal y el medio corrosivo, impidiendo el contacto directo y reduciendo el riesgo de corrosión. Algunos ejemplos de revestimientos son el teflón, el epoxi y diversos revestimientos poliméricos. El vástago y la bola pueden recubrirse con un material resistente a la corrosión, como el PTFE, para protegerlos de la corrosión y prolongar la vida útil de la válvula.

Otros factores

La instalación y el mantenimiento adecuados de las válvulas pueden ayudar a prevenir la corrosión. La instalación correcta incluye el uso de juntas y materiales de sellado adecuados y la garantía de que la válvula está correctamente alineada y fijada. El mantenimiento periódico incluye la limpieza y la inspección de la válvula para detectar cualquier signo de corrosión.

Preguntas frecuentes

¿Qué materiales se recomiendan para las válvulas de bola en entornos corrosivos?

Los materiales más utilizados para las válvulas de bola en entornos corrosivos son el acero inoxidable, el latón y el plástico. El material seleccionado debe tener una alta resistencia a la corrosión en función del medio corrosivo específico.

¿Cómo puedo reducir el impacto de la corrosión en mi válvula de bola?

Una instalación adecuada, un mantenimiento regular y los revestimientos y recubrimientos pueden ayudar a reducir el impacto de la corrosión en una válvula de bola. Seleccionar el tipo adecuado de válvula de bola también puede ayudar a reducir la corrosión.