Causas de fugas en válvulas de mariposa y soluciones correspondientes

Las válvulas de mariposa se utilizan ampliamente en industrias como tratamiento de agua, petróleo y gas, HVAC y procesamiento químico debido a su diseño compacto, flujo eficiente y control rentable.

Sin embargo, uno de los problemas más comunes conválvulas de mariposaSe trata de una fuga. Las fugas pueden ocurrir internamente (a través del asiento de la válvula) o externamente (alrededor del vástago o el cuerpo de la válvula). Las fugas pueden ser menores o mayores, lo que resulta en una reducción de la eficiencia del sistema, graves riesgos de seguridad, problemas ambientales o costosos tiempos de inactividad.
Por lo tanto, comprender las causas fundamentales de estas fugas e implementar soluciones efectivas es fundamental para garantizar un rendimiento confiable de la válvula.

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Tipos de fugas en válvulas de mariposa

Antes de profundizar en las causas y soluciones, primero clasifiquemos las fugas más comunes en las válvulas de mariposa:
a. Fuga interna: El fluido pasa a través de la válvula cuando está en la posición cerrada, lo que indica que el asiento o el disco de la válvula no pueden formar un sello hermético.
b. Fuga externa: El fluido se escapa del cuerpo de la válvula, generalmente alrededor del vástago de la válvula, el empaque o la conexión de la brida, lo que compromete el sello.

Ambos tipos de fugas pueden deberse a factores relacionados con el diseño, la instalación, el funcionamiento o el mantenimiento.
A continuación, exploraremos las principales causas y las soluciones correspondientes para cada tipo de fuga.

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1. Sellos desgastados o dañados

Una causa común de fugas internas es la degradación de los componentes de sellado de la válvula (como revestimientos elásticos o asientos metálicos).

1.1 Causas

- Degradación del material: La exposición prolongada a líquidos corrosivos, altas temperaturas o radiación ultravioleta puede provocar que los sellos se endurezcan, se agrieten o pierdan elasticidad.

- Medios abrasivos: Los fluidos que contienen arena, grava u otras partículas corroerán los sellos con el tiempo.

Envejecimiento: Incluso en condiciones menos exigentes, los sellos se deterioran naturalmente con el tiempo, reduciendo su capacidad para ajustarse al disco de la válvula. Este es un envejecimiento natural inevitable.

Par excesivo: El par de los actuadores eléctricos, neumáticos y de otro tipo seleccionados es demasiado grande, y el disco de la válvula ejerce demasiada presión sobre el asiento de la válvula al cerrarse, lo que provoca su deformación o incluso su rotura. Incluso con accionamiento manual, aplicar un par excesivo a válvulas de mariposa de gran diámetro puede causar deformación o daños en el asiento de la válvula.

1.2 Soluciones

Selección de materiales: Seleccione materiales de sellado compatibles con el fluido y las condiciones de operación. Por ejemplo, utilice PTFE para resistencia química, EPDM para aplicaciones con agua y Viton para fluidos a base de aceite.
Mantenimiento regular: Implemente un programa de mantenimiento preventivo para inspeccionar y reemplazar los sellos antes de que fallen. Esto es especialmente importante en entornos hostiles.
- Recubrimiento protector: En aplicaciones abrasivas, considere usar válvulas con asientos recubiertos o endurecidos para extender la vida útil de los sellos.
Optimice el actuador: Según los datos de torque de la válvula de mariposa proporcionados por el fabricante, seleccione un actuador con el torque adecuado o uno con protección de torque. Además, al operar manualmente, evite aplicar una fuerza excesiva. Zfa recomienda, en caso de duda, utilizar un actuador de manivela o de tornillo sin fin con limitación de torque.
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2. Instalación incorrecta

Las fugas a menudo son causadas por errores durante la instalación de la válvula, que afectan los sellos internos y externos.

2.1 Causas

- Desalineación: si la válvula no está correctamente alineada con la tubería, es posible que el disco no se asiente correctamente, lo que provocará una fuga interna.
- Par insuficiente: un apriete insuficiente de los pernos de la brida puede provocar fugas externas en la interfaz de la tubería de la válvula.
- Apriete excesivo: un torque excesivo puede provocar la deformación del cuerpo o del asiento de la válvula, lo que puede impedir que el disco se cierre completamente y provocar fugas internas.

2.2 Solución

- Comprobación de alineación: Durante la instalación, utilice una herramienta de alineación para asegurar que la válvula esté centrada en la tubería. También es necesario verificar que el disco se mueva libremente sin tocar la pared de la tubería.
- Especificación de torque: siga el valor de torque recomendado por el fabricante para los pernos de brida y utilice una llave dinamométrica calibrada para lograr una compresión uniforme de la junta.
Selección de juntas: Utilice juntas de alta calidad y alta elasticidad, compatibles con los materiales de la válvula y la tubería. Asegúrese también de que el tamaño de la junta sea adecuado para evitar una compresión excesiva o holguras.
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3. Interferencia del disco

Puede producirse una fuga interna cuando el disco no puede cerrarse completamente debido a una interferencia física con la tubería o brida circundante.

3.1 Causa

- Desajuste del diámetro de la tubería: si el diámetro interior de la tubería es demasiado pequeño, el disco puede golpear la pared de la tubería al cerrarse.
- Diseño de brida: Las bridas con caras elevadas o superficies de contacto de tamaño inadecuado pueden impedir que el disco se mueva.
- Acumulación de residuos: Los sólidos o las incrustaciones que se acumulan dentro de la válvula pueden impedir que el disco se asiente correctamente.

3.2 Solución

- Verificación de compatibilidad: antes de la instalación, confirme que el diámetro del disco de la válvula sea compatible con el diámetro interior de la tubería.
- Ajuste de brida: Siga estándares como ANSI o DIN para utilizar bridas planas o juntas para garantizar el juego del disco.
- Trabajo de limpieza: Lave el sistema antes de operar la válvula para eliminar residuos e instale filtros ascendentes si las condiciones lo permiten para evitar futuras acumulaciones.

4. Empaquetadura del vástago defectuosa

Las fugas externas generalmente ocurren alrededor del vástago de la válvula, lo que se debe a problemas con el empaque o los sellos que impiden que el fluido fluya a lo largo del eje.

4.1 Causa

- Desgaste: Con el tiempo, los materiales de empaque como PTFE o grafito se desgastarán debido al movimiento o la presión del vástago.
- Fluctuaciones de temperatura: Basado en el principio de expansión y contracción térmica, las fluctuaciones repetidas de temperatura pueden provocar que el empaque se contraiga, se afloje e incluso se rompa.
- Ajuste inadecuado: si el prensaestopas está demasiado flojo, el líquido puede tener fugas; si está demasiado apretado, puede dañar el vástago de la válvula o restringir el movimiento.

4.2 Solución

- Mantenimiento del embalaje: Revise y reemplace periódicamente los materiales de embalaje desgastados.
- Consideraciones de temperatura: seleccione materiales de embalaje adecuados para el rango de temperatura del sistema, como materiales de grafito flexible para aplicaciones de alta temperatura.
- Ajuste del prensaestopas: Apriete el prensaestopas al torque especificado por el fabricante, verifique que no haya fugas después del ajuste y evite la sobrecompresión.

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5. Presión o temperatura excesiva

Cuando las condiciones de operación exceden el límite de diseño de la válvula, pueden ocurrir fugas, afectando los sellos internos y externos.

5.1 Causas

- Presión excesiva: Una presión que excede la clasificación de la válvula puede deformar el asiento o el disco de la válvula, haciendo imposible el sellado.
- Expansión térmica: Las altas temperaturas pueden provocar que los componentes se expandan de manera desigual, provocando envejecimiento del sello, ablandamiento o incluso carbonización, lo que puede afectar el ajuste de la superficie de sellado, aflojar el sello o provocar fugas externas en la junta.
- Fragilidad por frío: en condiciones inferiores a -10 grados, el sello puede volverse quebradizo y agrietarse, provocando fugas.

5.2 Soluciones

- Clasificaciones de presión y temperatura adecuadas: seleccione válvulas con clasificaciones de presión y temperatura que superen las condiciones máximas del sistema y considere los márgenes de seguridad.
- Alivio de presión: Instale una válvula de alivio de presión o un regulador aguas arriba para evitar la sobrepresión.
- Aislamiento/calefacción: utilice fundas aislantes o trazas de calor en climas fríos para evitar la congelación.

5.3 Tabla de comparación de temperaturas del material

A continuación se muestran los medios y rangos de temperatura correspondientes a sellos de varios materiales.

 

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6. Cavitación y corrosión

6.1 ¿Qué es la cavitación?

La cavitación se produce por la caída repentina de la presión del medio líquido hasta la presión de vapor del líquido en la zona de estrangulamiento de la válvula (por ejemplo, entre la placa de mariposa y el asiento de la válvula), lo que provoca la gasificación local del líquido y la formación de burbujas. Cuando estas burbujas se desplazan a la zona de alta presión con el fluido, colapsan rápidamente, generando ondas de choque y microchorros que, a su vez, erosionan y dañan la superficie de sellado, el asiento y el cuerpo de la válvula.
Aunque la cavitación y la corrosión son principalmente un problema de rendimiento, pueden causar fugas indirectamente al dañar la superficie de sellado.

6.2 ¿Qué es la corrosión?

La corrosión es causada por reacciones químicas o electroquímicas en la superficie del material de la válvula de mariposa debido al contacto a largo plazo con medios corrosivos (como ácido, álcali, solución salina o vapor a alta temperatura), lo que provoca daños en la superficie de sellado de la válvula, el vástago de la válvula, el asiento de la válvula o el cuerpo de la válvula.

6.3 Causas

- Alta caída de presión: Los cambios rápidos de presión producirán burbujas que estallarán y corroerán el disco o el asiento de la válvula.
- Flujo corrosivo: El medio contiene ácidos, álcalis, sales, etc., que reaccionan directamente con la superficie del metal, provocando que la superficie de sellado y el cuerpo de la válvula se disuelvan gradualmente o se corroan y adelgacen.
- Medios abrasivos: Los fluidos de alta velocidad que contienen partículas desgastarán el borde de sellado con el tiempo.

6.4 Soluciones

- Control de flujo: Determine correctamente el tamaño de la válvula para minimizar la caída de presión y utilice cálculos de coeficiente de flujo (Cv) para cumplir con los requisitos del sistema.
- Mejora del material: elija materiales resistentes a la corrosión como acero inoxidable o revestimientos de superficies duras para los discos y asientos de las válvulas.
- Diseño del sistema: Reducir el caudal aumentando el diámetro de la tubería o añadiendo un dispositivo reductor de presión aguas arriba.

Tabla de valores de 6,5 CV

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7. Defectos de fabricación

A veces, las fugas se originan por defectos en la construcción de la válvula que pueden detectarse durante el uso o la prueba inicial.

7.1 Causas

- Defectos de fundición: La porosidad o grietas en el cuerpo de la válvula pueden provocar fugas externas.
- Problemas en la superficie de sellado: El mecanizado desigual del disco o del asiento puede impedir un sellado adecuado, dando lugar a fugas internas.
- Errores de montaje: La instalación incorrecta de los sellos o la desalineación de los componentes durante la fabricación pueden provocar fugas.

7.2 Soluciones

- Garantía de calidad: Compre a fabricantes de renombre con certificaciones como ISO 9001 y solicite un informe de prueba de presión (por ejemplo, según API 598) para verificar la estanqueidad.
- Pruebas previas a la instalación: Realice pruebas de fugas hidrostáticas o neumáticas antes de la instalación para identificar defectos y devolver las unidades defectuosas al proveedor.
- Reclamaciones de garantía: asegúrese de que la válvula venga con una garantía que cubra los defectos de fabricación para que pueda reemplazarse si se descubren fugas a tiempo.

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8. Conclusión

Válvula de mariposaPara solucionar estos problemas de fugas, es necesario seleccionar la válvula adecuada, realizar una instalación cuidadosa, realizar un mantenimiento regular y optimizar el sistema. Al seleccionar materiales adecuados para la aplicación, seguir las instrucciones de instalación y supervisar las condiciones de funcionamiento, los usuarios pueden reducir significativamente el riesgo de fugas.
Fuga de la válvula de mariposaLos problemas pueden deberse a diversos factores, y se requieren diferentes soluciones para cada tipo de fuga. Ya sean fugas internas o externas, generalmente se deben a sellos desgastados, errores de instalación, interferencias en el disco de la válvula, problemas con la empaquetadura del vástago, presión o temperatura excesivas, defectos de fabricación o corrosión. El riesgo de fugas en las válvulas de mariposa se puede reducir eficazmente mediante una selección adecuada, una instalación correcta, un mantenimiento regular y un funcionamiento optimizado. Para aplicaciones críticas, consultar con fabricantes de válvulas o ingenieros de sistemas puede garantizar un funcionamiento sin fugas y mejorar la seguridad y la eficiencia del sistema.