Válvulas de bola para medios corrosivos: Selección de materiales y guía de selección

Las válvulas de bola se utilizan ampliamente en diversas industrias que manejan medios corrosivos, como el procesamiento químico, el petróleo y el gas, el tratamiento de agua y la industria farmacéutica. Al manejar medios corrosivos, elegir los materiales adecuados para las válvulas de bola es crucial para garantizar la seguridad, eficiencia y longevidad de la válvula.

Las válvulas de bola son preferidas sobre otras válvulas en entornos corrosivos por varias razones.

• Forma constructiva simple: La forma constructiva de la válvula de bola minimiza el número de componentes susceptibles a la corrosión. Las válvulas de bola tienen menos partes internas que otros tipos de válvulas, como las válvulas de globo o las válvulas de compuerta, lo que significa menos superficies para que el entorno corrosivo ataque.
• 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 la posición cerrada, forma un sello hermético con el cuerpo de la válvula, evitando cualquier fuga. Este diseño hace que las válvulas de bola sean ideales para su uso en entornos donde la más mínima fuga puede causar problemas significativos.

Causas de corrosión en válvulas de bola

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

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

• Exposición a entornos corrosivos: Las válvulas de bola hechas de ciertos 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 ocurrir cuando la válvula entra en contacto con sustancias como ácidos, álcalis y cloro.
• Corrosión galvánica: La corrosión galvánica se produce cuando dos metales diferentes están en contacto entre sí en presencia de un electrolito. En las válvulas de bola, esto puede ocurrir cuando se utilizan diferentes materiales para el cuerpo, la bola y el vástago. Si estos materiales tienen propiedades electroquímicas diferentes, el flujo de corriente eléctrica puede causar corrosión.
• Erosión-corrosión: La erosión-corrosión es causada por el desgaste mecánico y el 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 en la superficie de la válvula, exponiendo el metal subyacente a la corrosión.
• Corrosión inducida por microorganismos: La corrosión inducida por microorganismos (MIC) es 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 metálica, causando corrosión.

Selección de válvulas de bola para entornos corrosivos

Hay varias formas de tratar con medios corrosivos al usar válvulas de bola en aplicaciones industriales.

Selección de materiales

Materiales generales

Se pueden utilizar materiales como acero inoxidable o plástico dependiendo de la aplicación. Estos materiales son conocidos por sus propiedades resistentes a la corrosión y pueden soportar la exposición a productos químicos y entornos agresivos.

• El acero inoxidable 316 se recomienda para entornos altamente corrosivos y de alta presión, mientras que el acero inoxidable de grado 304 es adecuado para entornos ligeramente corrosivos. Sin embargo, el acero inoxidable es costoso. Aprenda cómo seleccionar entre acero inoxidable 316 y 304 en nuestro artículo detallado.
• Las válvulas de bola de plástico, como PVC, PP o PVDF son altamente resistentes a la corrosión pero pueden no ser adecuadas para aplicaciones de alta temperatura y alta presión. Típicamente tienen una temperatura máxima de funcionamiento de 60 °C (140 °F). Las válvulas de bola de plástico son rentables en comparación con las válvulas de acero inoxidable, por lo tanto, son adecuadas para aplicaciones de uso general con medios corrosivos.
• Sellos como FKM, teflón o EPDM, pueden proporcionar un excelente rendimiento de sellado en entornos corrosivos.

El efecto de la concentración, presión y temperatura

Diferentes materiales se ven afectados por diferentes sustancias y condiciones de diferentes maneras, lo que dificulta elegir el correcto. Por ejemplo, bajas concentraciones de ácido sulfúrico pueden corroer el acero, pero altas concentraciones pueden crear una película protectora. El hidrógeno solo corroe el acero bajo altas temperaturas y presión, mientras que el cloro no es muy corrosivo cuando está seco pero puede ser muy corrosivo en condiciones húmedas. Elegir el material adecuado para el cuerpo de la válvula implica considerar factores como la resistencia a la presión y temperatura, costo y disponibilidad, no solo la prevención de la corrosión. La Tabla 1 muestra la compatibilidad de medios corrosivos comunes con materiales típicos de válvulas de bola. Además, consulte nuestra tabla de compatibilidad química para la compatibilidad de más medios corrosivos con diferentes materiales de válvulas.

Tabla 1: Compatibilidad de materiales de medios corrosivos comunes

Medio	Información del material de la válvula de bola
Ácido sulfúrico	Acero inoxidable (SS316): El SS 316 es altamente resistente al ácido sulfúrico en concentraciones de hasta 20% y temperaturas de hasta 150 °C (302°F). Sin embargo, a concentraciones y temperaturas más altas, puede corroerse. Hastelloy: El Hastelloy es altamente resistente al ácido sulfúrico en concentraciones de hasta 70% y temperaturas de hasta 100 °C (212 °F). A concentraciones y temperaturas más altas, puede corroerse. Polipropileno (PP): El PP es resistente al ácido sulfúrico en concentraciones de hasta 70% y temperaturas de hasta 80 °C (176 °F). Sin embargo, no se recomienda para su uso con ácido sulfúrico concentrado o a temperaturas más altas. PTFE (Teflón): El PTFE es altamente resistente al ácido sulfúrico en concentraciones de hasta 98% y temperaturas de hasta 200 °C (392 °F). Sin embargo, puede no ser adecuado para aplicaciones de alta presión. Viton: El Viton es altamente resistente al ácido sulfúrico acuoso. Sin embargo, puede no ser adecuado para aplicaciones de alta presión. La válvula de bola de cerámica es una alternativa más costosa a altas presiones y temperaturas.
Ácido clorhídrico	PVDF, PTFE, Hastelloy C y titanio
Ácido nítrico	Ácido nítrico concentrado (por encima del 70%): Se recomiendan válvulas de bola hechas de materiales como Hastelloy C, titanio o zirconio debido a su excelente resistencia a la corrosión en entornos altamente oxidantes. Ácido nítrico diluido (por debajo del 70%): Materiales como acero inoxidable, PTFE o FKM pueden usarse para válvulas de bola que operan en soluciones de ácido nítrico diluido a bajas presiones y temperaturas. Ácido nítrico a alta temperatura y presión: Para válvulas de bola que operan en soluciones de ácido nítrico a alta temperatura y presión, materiales como Inconel o Monel pueden ser adecuados debido a su alta resistencia y resistencia a la corrosión a temperaturas elevadas.
Cloro	Hastelloy C-276, titanio, Monel y PVC
Amoníaco	Acero inoxidable 316, PTFE (para amoníaco al 10%)
Alcoholes, Cetonas, Ésteres, Éteres	Alcoholes: Acero inoxidable Cetonas: Las cetonas pueden ser altamente reactivas y pueden atacar ciertos materiales de 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 recomendaciones específicas. Ésteres: Los ésteres son generalmente compatibles con válvulas de acero inoxidable. Sin embargo, algunos ésteres, como el acetato de etilo, pueden ser agresivos y pueden requerir el uso de recubrimientos. Éteres: Los éteres pueden ser altamente reactivos y pueden atacar ciertos materiales de válvulas. Las válvulas de acero inoxidable y latón son adecuadas para su uso, pero es importante consultar con el fabricante de la válvula para recomendaciones específicas.

Recubrimientos

Los recubrimientos en válvulas (como el zinc) en entornos corrosivos actúan como una barrera protectora que evita que el material subyacente de la válvula reaccione con sustancias corrosivas. Una bola cromada dura en las válvulas de bola proporciona una superficie resistente al desgaste y a la corrosión, mejorando la durabilidad de la válvula y asegurando un funcionamiento suave en entornos exigentes.

Otros factores

Asegurar una correcta instalación y mantenimiento de la válvula puede ayudar a prevenir la corrosión. La instalación adecuada incluye el uso de juntas y materiales de sellado apropiados y asegurar que la válvula esté correctamente alineada y asegurada. El mantenimiento regular incluye la limpieza e inspección de la válvula en busca de cualquier signo de corrosión. Aprenda más sobre la prevención de la corrosión en nuestro artículo sobre medidas anticorrosión para válvulas.

Preguntas frecuentes

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

Los materiales comunes utilizados para válvulas de bola en entornos corrosivos incluyen acero inoxidable, latón y plástico. El material seleccionado debe tener alta resistencia a la corrosión basada en el medio corrosivo específico.

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

La instalación adecuada, el mantenimiento regular y los recubrimientos y chapados pueden ayudar a reducir el impacto de la corrosión en una válvula de bola. Seleccionar el tipo correcto de válvula de bola también puede ayudar a reducir la corrosión.