Válvula de diafragma: Resumen detallado y guía de selección

Las válvulas de diafragma son válvulas de control que pueden permitir, bloquear y estrangular el flujo de medios. Su diseño les permite manipular fluidos con partículas sólidas (p. ej., lodos), y también funcionan bien en aplicaciones con elevados requisitos de saneamiento (p. ej., alimentarias y farmacéuticas). Este artículo ofrece una visión completa de las válvulas de diafragma para ayudarle a seleccionarlas para una aplicación.

Índice de contenidos

• ¿Qué es una válvula de diafragma?
• Diseño
• Principio de funcionamiento
• Tipos
• Materiales
• Guía de selección
• Ventajas e inconvenientes
• Preguntas frecuentes

¿Qué es una válvula de diafragma?

Una válvula de diafragma controla el caudal del fluido mediante un diafragma flexible que se mueve hacia arriba y hacia abajo para permitir o bloquear el flujo. Las válvulas de diafragma también pueden estrangular fluidos, controlando su caudal. Estas válvulas pueden accionarse manual, electrónica o neumáticamente. El diseño relativamente sencillo de una válvula de diafragma impide una acumulación significativa de partículas (por ejemplo, limo) en el fluido, lo que significa que las válvulas de diafragma no se obstruyen fácilmente. Por lo tanto, las válvulas de diafragma son especialmente adecuadas para medios pastosos.

Diseño

Como se ve en la figura 2, una válvula de diafragma tiene los siguientes componentes principales:

• Actuador (A): Una válvula de diafragma manual tiene un volante para su accionamiento. Pueden utilizarse actuadores neumáticos y electrónicos en lugar del volante.
• Vástago (B): El vástago conecta el accionamiento al compresor. El actuador mueve el vástago hacia arriba y hacia abajo, lo que mueve el compresor hacia arriba y hacia abajo.
• Compresor (C): El compresor tiene forma de disco. Conecta el vástago al diafragma y distribuye la fuerza del vástago para mejorar la estrangulación y el control.
• Diafragma (D): El diafragma es un disco de goma que sube para permitir el flujo y baja hasta el asiento de la válvula para bloquearlo.
• Capó (E): El capó se atornilla al cuerpo de la válvula. Protege el vástago de la válvula y la empaquetadura del entorno. Los capuchones de las válvulas de diafragma que funcionan correctamente no interactúan con el medio.
• Cuerpo de la válvula (F): El medio que fluye a través de la válvula pasa por el cuerpo de la válvula. El volumen del cuerpo de la válvula determina el caudal de la válvula cuando está totalmente abierta.

Principio de funcionamiento

Una válvula de diafragma utiliza un diafragma elastomérico o de plástico para controlar el flujo a través de la válvula. Las válvulas de diafragma son válvulas multivueltas, lo que significa que el vástago debe girar más de 360° para que la válvula se abra o se cierre completamente. Cuando se acciona, el diafragma se mueve hacia o desde el asiento de la válvula. El caudal depende de la elevación de la membrana con respecto al asiento. Cuando la membrana se cierra, sus bordes presionan contra los bordes del asiento de la válvula y el resto de la membrana se deforma. La forma del diafragma, cuando se deforma, encaja perfectamente con el fondo del asiento de la válvula y crea un cierre hermético.

Tipos

Las válvulas de diafragma son de dos tipos principales: válvulas de diafragma de presa y válvulas de diafragma de puerto recto/completo.

Válvulas de diafragma Weir

Las válvulas de diafragma con vertedero tienen un reborde elevado (vertedero) en el centro del cuerpo de la válvula. El diafragma presiona contra la cresta para formar un sello. Debido a esta cresta, hay menos distancia de recorrido para que la válvula se cierre completamente, lo que ejerce menos tensión sobre el diafragma. Esta válvula de diafragma es adecuada para controlar caudales bajos (vacío) y caudales altos. Una desventaja es el aumento de la caída de presión a través de la válvula.

Válvula de diafragma de paso total

En las válvulas de diafragma de paso total, el diafragma sella en la parte inferior del asiento de la válvula. Ninguna presa obstruye el flujo. Por lo tanto, hay una menor caída de presión a través de las válvulas de diafragma de paso total. Estas válvulas son mejores para aplicaciones de gran caudal. Una desventaja es el mayor desgaste de la membrana por el proceso de sellado.

Materiales

Las válvulas de diafragma están disponibles en varios materiales, lo que las hace adecuadas para múltiples aplicaciones. Dado que el cuerpo de la válvula y el material del diafragma entran en contacto con el medio, es importante saber más sobre la resistencia de los materiales, que se encuentra en nuestra guía de resistencia química de los materiales.

Materiales del cuerpo de la válvula

Los materiales típicos del cuerpo de la válvula son PVC, acero inoxidable, latón, bronce y hierro fundido. El material debe resistir el entorno y los medios que circulan por él. Por ejemplo, el acero inoxidable suele elegirse para aplicaciones que requieren condiciones estériles (por ejemplo, alimentos y bebidas).

Materiales del diafragma

El material del diafragma es flexible para que la válvula pueda funcionar correctamente. Los materiales disponibles para el diafragma limitan la temperatura máxima a la que puede funcionar la válvula.

• EPDM: El EPDM es resistente a la corrosión y compatible con álcalis y alcoholes. No es adecuado para productos derivados del petróleo. Este material funciona entre -6 °C y 110 °C (de -20 °F a 230 °F).
• PTFE: Los diafragmas de PTFE también son muy resistentes a la corrosión y tienen un rango de temperatura mucho más amplio: de -184 °C a 1650 °C (de -300 °F a 3000 °F).
• Caucho butílico: Los diafragmas de caucho butílico no son tan permeables al gas. Esto las hace más adecuadas para aplicaciones en medios gaseosos. Su rango de temperatura es de -20 °C a 120 °C (-4 °F a 248 °F).
• Caucho nitrílico: Los diafragmas de caucho de nitrilo son adecuados para aplicaciones con medios derivados del petróleo. Su rango de temperatura es de -25 °C a 56 °C (-40 °F a 134 °F).

Guía de selección

Para garantizar que la válvula de diafragma tenga un rendimiento, fiabilidad y longevidad óptimos, preste atención a los siguientes criterios:

1. Medios de comunicación: Comprender la corrosividad del medio para determinar qué material elegir para el cuerpo de la válvula y el diafragma.
2. Temperatura: Asegúrese de que el material del diafragma puede soportar las temperaturas mínima y máxima de la aplicación.
3. Caudal: Seleccione un tamaño y estilo de válvula que pueda proporcionar el caudal deseado para la aplicación.
4. Body
   1. Orificio completo: Baja caída de presión y puede manejar mejor lodos y fluidos viscosos.
   2. Weir: Control de caudal más preciso.
5. Actuación
   1. Manual: Control económico y directo de la posición del diafragma.
   2. Neumático Requiere aire comprimido y proporciona un tiempo de respuesta rápido.
   3. Eléctrico: Requiere electricidad y proporciona una precisión muy alta.

Ventajas e inconvenientes

Las válvulas de diafragma tienen varias ventajas e inconvenientes.

Ventajas

• Sin fugas: El diafragma protege gran parte de la válvula de los fluidos, por lo que no se necesitan empaquetaduras ni prensaestopas en el vástago. A menos que se rompa el diafragma, las fugas sólo se producirán en los puntos de conexión y no a través del vástago.
• Control de la contaminación: El medio que fluye a través de la válvula sólo interactúa con el cuerpo de la válvula y el diafragma, por lo que hay más control sobre la selección del material para evitar la contaminación.
• Control de flujo: Las válvulas de diafragma tienen excelentes propiedades de control de caudal en una amplia gama de caudales.
• Medios agresivos: Las válvulas de diafragma son especialmente adecuadas para medios corrosivos, viscosos y abrasivos. Funcionan bien con lodos.
• Mantenimiento sencillo: El diafragma puede extraerse del cuerpo de la válvula sin desconectarla del sistema. Esto resulta ventajoso cuando hay que sustituir el diafragma.

Desventajas

• Limitaciones de presión y temperatura: La mayoría de los materiales de diafragma tienen rangos de presión y temperatura limitados, que controlan los valores nominales globales de la válvula.
• Sustitución del diafragma: El diafragma de la válvula es relativamente vulnerable al desgaste, por lo que requiere un mantenimiento más frecuente que otros tipos de válvulas.
• Accionamiento más lento: Al ser válvulas multivueltas, las válvulas de diafragma tienen tiempos de respuesta más lentos que otros tipos de válvulas, como las de bola y las de mariposa.

Preguntas frecuentes

¿Dónde se utilizan las válvulas de diafragma?

Las válvulas de diafragma pueden manipular líquidos con partículas sólidas. También se utilizan en las industrias alimentaria y farmacéutica. Hay poca interacción entre el medio y los componentes de la válvula.

¿Cómo funciona una válvula de diafragma?

Al accionar la válvula, la membrana sube o baja. La cantidad elevada determina el caudal. El diafragma forma un sello hermético en el asiento de la válvula para cerrarla.