Cómo afecta la viscosidad del fluido al rendimiento de las electroválvulas

La viscosidad afecta a varios parámetros del proceso en los sistemas industriales. Comprender cómo influye la viscosidad del fluido en estos parámetros es esencial para optimizar el rendimiento del sistema y garantizar la longevidad del equipo. Este artículo explora el papel de la viscosidad del fluido en los perfiles de flujo de medios de una electroválvula y consejos para manejar medios viscosos.

Por qué determinar la viscosidad de un fluido

La viscosidad es una medida de la resistencia interna de un fluido a fluir. Afecta a varios aspectos del rendimiento de la válvula, como la caída de presión, la respuesta de la válvula a las entradas del actuador, los índices de desgaste y la eficiencia de la bomba. A continuación se analiza el efecto de la viscosidad sobre diversos parámetros de proceso en una electroválvula:

• Número de Reynolds: La viscosidad determina el régimen de flujo, ya sea laminar o turbulento. El número de Reynolds (un parámetro que describe el régimen de flujo) se basa en la viscosidad del fluido para su cálculo, lo que influye en las características de rendimiento de las electroválvulas.
  • A medida que aumenta la viscosidad del fluido de servicio, disminuye el número de Reynolds, y viceversa.
  • Los fluidos de baja viscosidad fluyen suavemente a través de las válvulas, provocando efectos mínimos de erosión y cavitación. Por otra parte, los fluidos muy viscosos se mueven con lentitud, tienen una menor eficiencia mecánica y provocan un aumento de la erosión en los sistemas de tuberías (eliminación gradual de material de las paredes de las tuberías, accesorios, válvulas y otros componentes).
• Caída de presión: La viscosidad afecta a la caída de presión dentro del cuerpo de la electroválvula. Los fluidos muy viscosos que se desplazan a altas velocidades provocan un aumento de las caídas de presión. Para mantener una buena resistencia a la fricción y controlar la caída de presión, es necesario tener en cuenta la viscosidad del fluido a la hora de determinar los tamaños de válvula, los materiales de construcción y los estilos de guarnición correctos. Los fluidos de alta viscosidad suelen requerir válvulas de control especialmente diseñadas, distintas de las utilizadas para fluidos de baja viscosidad (que se analizan más adelante).
• Cambios de temperatura y viscosidad: Al aumentar la temperatura, la viscosidad de los líquidos disminuye rápidamente. Determinar los valores de viscosidad en el intervalo de temperaturas de funcionamiento es crucial para ajustar con precisión las electroválvulas. El índice de viscosidad ayuda a estimar las características del fluido a diferentes temperaturas. Las electroválvulas utilizadas para fluidos con viscosidad variable debido a las fluctuaciones de temperatura deben proporcionar una estanquidad adecuada y unas características de rendimiento constantes.

Electroválvulas y fluidos viscosos

Las electroválvulas estándar pueden manejar fluidos con viscosidades de hasta 40 ó 50 CST (Centistoke), incluyendo aire, aceites ligeros y agua. Más allá de este rango, puede haber problemas en el funcionamiento de las electroválvulas debido a sus diafragmas delgados y flexibles con orificios piloto, que pueden bloquearse rápidamente. Tenga en cuenta los siguientes factores de diseño al seleccionar una electroválvula para medios viscosos.

1. Materiales: El material de la electroválvula debe soportar la tensión de los medios de alta viscosidad. Estos materiales también deben resistir la corrosión, especialmente si el medio es ácido o contiene otras sustancias corrosivas. Dependiendo de la aplicación específica y del tipo de fluido, estos materiales pueden incluir acero endurecido, latón o plásticos de alta calidad. Lea nuestra tabla de compatibilidad química para obtener más información sobre la compatibilidad de los distintos materiales con diversos medios.
2. Tipo de válvula: Las electroválvulas de acción directa suelen ser preferibles para fluidos muy viscosos porque no necesitan un diferencial de presión para funcionar. A diferencia de las válvulas pilotadas, que pueden tener problemas con fluidos viscosos debido a los requisitos de presión.
3. Tamaño del orificio: El orificio de la electroválvula debe ser lo suficientemente grande como para permitir que el fluido viscoso fluya libremente.
4. Potencia de la bobina: La bobina de la electroválvula debe tener potencia suficiente para mover el fluido viscoso.
5. Sellos Las juntas de las electroválvulas deben estar diseñadas para soportar el desgaste causado por el fluido viscoso. Deben estar fabricados con materiales como PTFE y NBR que puedan resistir el fluido específico que se utiliza y el mayor desgaste causado por su viscosidad.
6. Funcionamiento de la válvula: Una electroválvula normalmente cerrada es más adecuada para aplicaciones de alta viscosidad, ya que permanece cerrada cuando no recibe corriente, evitando que el fluido viscoso cause un desgaste innecesario cuando no está en uso.
7. Instalación correcta: Una instalación adecuada influye en el rendimiento y la longevidad de las electroválvulas en aplicaciones de alta viscosidad. Instale la válvula de forma que permita un fácil acceso para su mantenimiento e inspección. Además, asegúrese de reducir la tensión en los componentes de la válvula, por ejemplo, evitando curvas cerradas en las tuberías inmediatamente antes o después de la válvula.

Válvulas solenoides coaxiales

Las electroválvulas coaxiales (figura 1) están especialmente diseñadas para manipular medios viscosos y contaminados, incluso a altas presiones o temperaturas. Los orificios de entrada y salida son directamente opuestos, lo que crea una trayectoria de flujo casi lineal. El diseño exclusivo de las válvulas coaxiales las hace ideales para superar los retos que plantean los medios viscosos. Las electroválvulas coaxiales son perfectas para:

• Aplicaciones que requieren grandes caudales y pequeñas pérdidas de presión
• Medios muy viscosos (más de 50 CST)
• Fluido abrasivo, agresivo o ligeramente contaminado
• Contrapresión muy alta (hasta 400 bares) o fluctuaciones de presión
• Tiempo de respuesta rápido
• Vacío hasta ^10-4 mbar
• Un sistema con diferencial de presión cero

Otras consideraciones

• Rango de viscosidad: Determine el intervalo de viscosidad del fluido y asegúrese de que la electroválvula es adecuada para ese intervalo. Consulte las especificaciones y directrices del fabricante de la válvula.
• Tiempo de respuesta: Considere el tiempo de respuesta deseado para la aplicación. Tenga en cuenta que los fluidos de mayor viscosidad pueden requerir tiempos de respuesta más largos.
• Consumo de energía: Los fluidos de mayor viscosidad pueden requerir más potencia para accionar la electroválvula. Tenga en cuenta la fuente de alimentación disponible y asegúrese de que es suficiente para el correcto funcionamiento de la válvula.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son las diferencias en el comportamiento de las electroválvulas cuando se manipulan fluidos de baja viscosidad frente a fluidos de alta viscosidad?

Los fluidos de baja viscosidad permiten una respuesta más rápida y un menor consumo de energía en las electroválvulas, mientras que los fluidos de alta viscosidad provocan una respuesta más lenta y un mayor consumo de energía.

¿Cómo puedo determinar la electroválvula ideal para mi aplicación teniendo en cuenta la viscosidad del fluido?

Al seleccionar una electroválvula, tenga en cuenta factores como la viscosidad del fluido, el caudal, la presión de funcionamiento y la temperatura para elegir una válvula que cumpla los requisitos específicos de su aplicación.