Materiales para válvulas neumáticas

Las válvulas neumáticas controlan el caudal, la presión y la dirección del flujo de aire y gases comprimidos en las industrias. Estas válvulas controlan el aire o el gas en la fuente y regulan su movimiento hacia mangueras, tubos o dispositivos según sea necesario en un sistema neumático automatizado. Las válvulas neumáticas suelen estar disponibles con carcasas de distintos materiales, como acero inoxidable, latón, aluminio y plásticos industriales como el PVC, y juntas de NBR, FKM y EPDM. Seleccionar el material adecuado para una válvula es crucial para su funcionamiento. Este artículo trata de los distintos tipos de materiales utilizados en las válvulas neumáticas.

Índice de contenidos

• Qué es una válvula neumática
• Conozca sus medios de proceso
• Materiales de la carcasa de la válvula neumática
• Materiales para juntas de válvulas neumáticas
• Materiales para válvulas neumáticas específicas
• Especificaciones de la válvula neumática

Qué es una válvula neumática

La neumática es la tecnología que utiliza gas o aire a presión. Un sistema neumático utiliza un compresor para reducir el volumen de aire y aumentar su presión. El aire (o gas) se filtra y pasa a través de mangueras, tuberías o tubos neumáticos. Durante este tránsito, el aire es controlado por válvulas, tras lo cual llega a un actuador como un cilindro o un dispositivo que realiza una función, por ejemplo, mover, elevar o agarrar.

Una válvula neumática controla la presión, el caudal y la dirección del aire y los gases. Según estas aplicaciones, una válvula neumática se clasifica en las siguientes categorías:

• Válvulas neumáticas de alivio de presión: Las válvulas limitadoras de presión mantienen la presión del sistema por debajo de un valor máximo preestablecido.
• Válvulas neumáticas de control de caudal: Las válvulas reguladoras de caudal se utilizan en sistemas neumáticos para regular la velocidad de flujo de un medio (líquido o gas). Las válvulas reguladoras de caudal suelen ser unidireccionales o bidireccionales.
• Válvulas de control direccional neumáticas: Las válvulas de control direccional, como las electroválvulas, se utilizan para arrancar, detener o dirigir el flujo de aire en un sistema neumático. Al dirigir el flujo de aire, estas válvulas controlan la acción de otros dispositivos neumáticos como motores, cilindros, bombas u otras válvulas.

Conozca sus medios de proceso

En general, las válvulas neumáticas se utilizan en dos contextos distintos:

1. Una válvula neumática es un dispositivo utilizado para controlar el flujo de aire u otros gases en un sistema neumático. La válvula puede accionarse manualmente, eléctricamente a través de un solenoide, motorizada o neumáticamente. En este caso, el medio que se controla es aire o gas, por lo que los materiales elegidos para el cuerpo y la junta de la válvula deben ser compatibles con estos medios. Posibles opciones: aluminio, acero inoxidable, latón y plásticos industriales.
2. El aire puede utilizarse como mecanismo de control de la válvula, pero en este caso, el medio que fluye a través de la válvula puede ser algo distinto del aire, como aceite, agua u otros fluidos. Aquí es necesario comprobar la conformidad del material de la carcasa de la válvula con respecto a los distintos medios. Lea nuestro artículo sobre la resistencia química de los materiales para comprobar la compatibilidad de diversos materiales de carcasas y juntas con los medios y el entorno utilizados.

Conducción de medios neumáticos o gas

El medio o gas neumático (como un gas inerte o aire CDA) utilizado en un proceso de control de automatización es altamente acondicionado, secado y filtrado. Por lo tanto, el diseño de la válvula no necesita tener en cuenta la naturaleza agresiva del medio ni el alto nivel de pureza del mismo. Los plásticos industriales (como el PVC) pueden utilizarse para estos medios altamente acondicionados.

Fluidos de proceso

Las válvulas neumáticas para fluidos de proceso trabajan con medios altamente ácidos, corrosivos, alcalinos o de gran pureza. Por lo tanto, es obligatorio seleccionar los materiales de construcción adecuados para proteger el medio y la válvula. El acero inoxidable es una gran opción como material de la carcasa de la válvula para medios agresivos y corrosivos. Para medios neutros y no corrosivos, se suele utilizar latón como material de la carcasa.

Materiales de la carcasa de la válvula neumática

Seleccione siempre el material de la carcasa adecuado para el medio y el entorno de trabajo. Las carcasas de las válvulas neumáticas para el control de la automatización se fabrican normalmente con una mezcla de diferentes materiales que se comentan a continuación:

Plásticos industriales (como PVC y nailon)

Las válvulas de plástico son ligeras, duraderas y rentables. El material es adecuado para aplicaciones neumáticas con aire y productos químicos corrosivos. Pero las válvulas de plástico tienen una presión y temperatura nominales bajas en comparación con las de latón y acero inoxidable.

Latón

El latón es una aleación de cobre y zinc, y es un excelente material forjable y robusto. El latón se utiliza en aplicaciones neumáticas con gases no corrosivos. Este material soporta más calor que el PVC, pero su precio es más elevado. El latón puede soldarse fácilmente y es más versátil que el acero inoxidable. El latón se utiliza habitualmente para construir cuerpos de válvulas neumáticas y piezas finales.

Acero inoxidable (304/316)

El acero inoxidable es un material muy duradero y resistente, pero es más caro que el latón. Las válvulas de acero inoxidable resisten eficazmente las fugas y, en comparación con las de latón, pueden funcionar a temperaturas muy elevadas. El acero inoxidable es resistente a la corrosión y dura mucho más que el latón, y es una opción ideal para aplicaciones neumáticas de alta temperatura y alta presión. El acero inoxidable se utiliza habitualmente en los cuerpos de las válvulas neumáticas y en materiales de ajuste como asientos, discos y cuñas.

Aluminio

El aluminio es un metal ligero que pesa aproximadamente un tercio que el acero. El aluminio es resistente a la corrosión por los gases atmosféricos y, por tanto, adecuado para aplicaciones de válvulas neumáticas. El material se utiliza principalmente para construir los componentes exteriores de la válvula neumática, como las etiquetas de identificación o los volantes.

Tabla comparativa de materiales de carcasas de válvulas neumáticas

	PVC	Latón	Acero inoxidable	Aluminio
Coste	Bajo	Alta	Muy alta	Alta
Durabilidad	Media	Alta	Muy alta	Alta
Resistencia a la corrosión	Alta	Media	Muy alta	Media baja
Temperatura y presión de funcionamiento	Bajo	Alta	Muy alta	Alta
Peso	Luz	Pesado	Pesado	Luz

Tabla 1: Comparación de distintos materiales para carcasas de válvulas neumáticas

Materiales para juntas de válvulas neumáticas

Las juntas de las válvulas neumáticas ayudan a evitar el escape de gases volátiles y peligrosos a la atmósfera. Los distintos tipos de materiales de junta utilizados en las válvulas neumáticas son los siguientes:

NBR (caucho nitrilo-butadieno)

El NBR presenta una buena resistencia a la compresión y al desgaste general, pero es muy sensible a los cambios climáticos. El NBR es adecuado para el aire y los gases inertes, pero tiene poca resistencia al ozono, el amoníaco y el vapor. Las juntas de NBR sólo pueden proporcionar estanquidad continua para medios gaseosos a bajas temperaturas en comparación con las propiedades de estanquidad del FKM.

FKM (Viton)

El FKM se utiliza normalmente para fabricar juntas tóricas, juntas y retenes para válvulas neumáticas. Las juntas de FKM tienen una excelente resistencia a los medios, al envejecimiento y al ozono. El FKM es adecuado para aplicaciones neumáticas de temperatura media-alta y tiene mayor resistencia térmica que el PTFE. Además, el FKM tiene una resistencia, capacidad de sellado y flexibilidad superiores a las del PTFE. El material tiene una excelente resistencia química general, lo que lo hace adecuado para combustibles gaseosos, y el material muestra una mayor resistencia química universal en comparación con el NBR.

PTFE (teflón)

El PTFE es adecuado para aplicaciones neumáticas a alta temperatura y presión. El material no es elástico y tiene buena resistencia al desgaste por abrasión y a la mayoría de los productos químicos. El PTFE ofrece una resistencia superior a los productos químicos gaseosos en comparación con el FKM.

Materiales para válvulas neumáticas específicas

Válvulas de control direccional

Las válvulas de control direccional se utilizan en sistemas neumáticos para detener o dirigir el flujo de aire comprimido o aceite a los aparatos conectados. Sin embargo, no se recomienda utilizar estas válvulas para medios distintos del aire en la mayoría de las aplicaciones. Muchas electroválvulas neumáticas están pilotadas internamente, y estas válvulas ventean una cantidad mínima de aire necesaria para accionar la válvula. Una pequeña pérdida de aire en el entorno es aceptable en la mayoría de las aplicaciones, pero no en el caso del aceite, el agua u otros tipos de medios. Algunos ejemplos de materiales para estas válvulas que son compatibles con el medio y el entorno son:

• Cuerpo de la válvula: Aluminio, Plástico, Latón, Acero Inoxidable
• Sello: NBR, FKM, EPDM

Válvulas reguladoras de caudal

Las válvulas neumáticas de control de caudal se utilizan para controlar el caudal de medios como un líquido o un gas. Estas válvulas constan de una parte de actuador neumático y la parte de válvula, como una válvula de bola o de mariposa. El actuador se monta en la válvula mediante una brida estándar, lo que permite sustituir tanto el actuador como las partes de la válvula por otras que utilicen el mismo tamaño de brida. Elija siempre la carcasa de la válvula y los materiales de la junta que sean compatibles con el medio utilizado. Algunas opciones son:

• Cuerpo de la válvula: Hierro fundido, Acero inoxidable
• Sello: EPDM

Válvulas de control de presión

Las válvulas reguladoras de presión reducen la presión del aire entrante a un valor establecido en el puerto de salida. El latón es una opción viable para el material del cuerpo de la válvula, con un recubrimiento superficial de níquel para mayor protección.

El material elegido para los cables de conexión y los enchufes utilizados para transmitir los medios hacia y desde las válvulas debe ser compatible con los medios elegidos. Ejemplo:

• Cuerpo de la válvula: Poliuretano (para medios como aire, dióxido de carbono, nitrógeno, combustibles y aceites)
• Sello: EPDM

Especificaciones de la válvula neumática

Conocer los materiales de la válvula es sólo una parte de la selección de una válvula neumática. A continuación se analizan otros factores a tener en cuenta".

1. Medio operativo: Los tipos de medios que la válvula neumática puede controlar eficazmente (aire comprimido en la mayoría de los casos)
2. Capacidad de flujo (Cv): Cv da una medida de la capacidad de la válvula para mover aire a través de ella
3. Presión de funcionamiento: El rango de presión (en Pa, bares o psi) que puede soportar la válvula.
4. Tamaño del puerto: Los parámetros físicos dimensionales que definen el tamaño de los orificios de la válvula y el tipo de rosca.
5. Tensión nominal de la bobina: Para las válvulas accionadas eléctricamente, la tensión nominal requerida puede indicarse en voltios de CA o CC.
6. Tiempo de respuesta: Tiempo necesario para que la válvula cambie de estado o posición una vez accionada.

Tome nota: Los parámetros indicados son sólo orientativos y los proveedores y fabricantes de válvulas pueden especificarlos de forma diferente.