A pesar deválvulas de plásticoA veces se consideran un producto especial (la primera opción para las personas que fabrican o diseñan productos de tuberías de plástico para sistemas industriales o que deben tener equipos ultralimpios). Es breve suponer que estas válvulas no tienen muchos usos generales. De hecho, las válvulas de plástico actuales tienen una amplia gama de usos, porque los tipos de materiales continúan ampliándose y los buenos diseñadores que necesitan estos materiales significan que cada vez hay más formas de utilizar estas herramientas multifuncionales.

PROPIEDADES DEL PLÁSTICO

Las ventajas de las válvulas termoplásticas son amplias: resistencia a la corrosión, a los productos químicos y a la abrasión; paredes interiores lisas; peso ligero; facilidad de instalación; esperanza de vida larga; y menor costo del ciclo de vida. Estas ventajas han llevado a una amplia aceptación de las válvulas de plástico en aplicaciones comerciales e industriales como distribución de agua, tratamiento de aguas residuales, procesamiento de metales y químicos, alimentos y productos farmacéuticos, plantas de energía, refinerías de petróleo y mo. Las válvulas de plástico se pueden fabricar a partir de una variedad de materiales diferentes. en varias configuraciones. Las válvulas termoplásticas más comunes están hechas de cloruro de polivinilo (PVC), cloruro de polivinilo clorado (CPVC), polipropileno (PP) y fluoruro de polivinilideno (PVDF). Las válvulas de PVC y CPVC se unen comúnmente a los sistemas de tuberías mediante extremos de casquillo de cementación solvente o extremos roscados y bridados; mientras que el PP y el PVDF requieren la unión de los componentes del sistema de tuberías, ya sea mediante tecnologías de fusión por calor, a tope o por electrofusión.

Las válvulas termoplásticas destacan en ambientes corrosivos, pero son igual de útiles en el servicio general de agua porque no contienen plomo1, son resistentes a la descincificación y no se oxidan. Los sistemas de tuberías y válvulas de PVC y CPVC deben probarse y certificarse según el estándar 61 de la NSF [Fundación Nacional de Saneamiento] en cuanto a efectos sobre la salud, incluido el requisito de bajo contenido de plomo del Anexo G. La elección del material adecuado para fluidos corrosivos se puede realizar consultando la resistencia química del fabricante. orientar y comprender el efecto que tendrá la temperatura sobre la resistencia de los materiales plásticos.

Aunque el polipropileno tiene la mitad de resistencia que el PVC y el CPVC, tiene la resistencia química más versátil porque no se conocen disolventes. El PP funciona bien en ácidos e hidróxidos acéticos concentrados y también es adecuado para soluciones más suaves de la mayoría de los ácidos, álcalis, sales y muchos químicos orgánicos.

El PP está disponible como material pigmentado o no pigmentado (natural). El PP natural se degrada gravemente por la radiación ultravioleta (UV), pero los compuestos que contienen más del 2,5% de pigmentación de negro de humo se estabilizan adecuadamente contra los rayos UV.

Los sistemas de tuberías de PVDF se utilizan en una variedad de aplicaciones industriales, desde farmacéuticas hasta mineras, debido a la resistencia, temperatura de trabajo y resistencia química del PVDF a sales, ácidos fuertes, bases diluidas y muchos solventes orgánicos. A diferencia del PP, el PVDF no se degrada con la luz solar; sin embargo, el plástico es transparente a la luz solar y puede exponer el fluido a la radiación ultravioleta. Si bien una formulación natural y no pigmentada de PVDF es excelente para aplicaciones en interiores de alta pureza, agregar un pigmento como un rojo de calidad alimentaria permitiría la exposición a la luz solar sin efectos adversos en el medio fluido.

Los sistemas de plástico presentan desafíos de diseño, como la sensibilidad a la temperatura y la expansión y contracción térmica, pero los ingenieros pueden diseñar, y lo han hecho, sistemas de tuberías rentables y duraderos para entornos generales y corrosivos. La principal consideración de diseño es que el coeficiente de expansión térmica de los plásticos es mayor que el del metal; el termoplástico es de cinco a seis veces mayor que el del acero, por ejemplo.

Al diseñar sistemas de tuberías y considerar el impacto en la ubicación y los soportes de las válvulas, una consideración importante en los termoplásticos es el alargamiento térmico. Las tensiones y fuerzas que resultan de la expansión y contracción térmica se pueden reducir o eliminar proporcionando flexibilidad en los sistemas de tuberías mediante cambios frecuentes de dirección o la introducción de bucles de expansión. Al proporcionar esta flexibilidad a lo largo del sistema de tuberías, no será necesario que la válvula de plástico absorba tanta tensión (Figura 1).

Debido a que los termoplásticos son sensibles a la temperatura, la presión nominal de una válvula disminuye a medida que aumenta la temperatura. Los diferentes materiales plásticos tienen la correspondiente reducción con el aumento de temperatura. Es posible que la temperatura del fluido no sea la única fuente de calor que puede afectar la clasificación de presión de las válvulas de plástico; la temperatura externa máxima debe ser parte de la consideración del diseño. En algunos casos, no diseñar para la temperatura externa de la tubería puede causar un hundimiento excesivo debido a la falta de soportes para la tubería. El PVC tiene una temperatura máxima de servicio de 140°F; El CPVC tiene un máximo de 220°F; El PP tiene un máximo de 180°F; y las válvulas de PVDF pueden mantener una presión de hasta 280 °F (Figura 2).

En el otro extremo de la escala de temperaturas, la mayoría de los sistemas de tuberías de plástico funcionan bastante bien en temperaturas bajo cero. De hecho, la resistencia a la tracción aumenta en las tuberías termoplásticas a medida que disminuye la temperatura. Sin embargo, la resistencia al impacto de la mayoría de los plásticos disminuye a medida que baja la temperatura y aparece fragilidad en los materiales de las tuberías afectadas. Siempre que las válvulas y el sistema de tuberías adyacentes no se vean perturbados, no estén en peligro por golpes o golpes de objetos, y la tubería no se caiga durante la manipulación, se minimizan los efectos adversos en la tubería de plástico.

TIPOS DE VÁLVULAS TERMOPLÁSTICAS

válvulas de bola,válvulas de retención,válvulas de mariposay válvulas de diafragma están disponibles en cada uno de los diferentes materiales termoplásticos para sistemas de tuberías de presión cédula 80 que también tienen una multitud de opciones de accesorios y accesorios. La válvula de bola estándar suele tener un diseño de unión verdadera para facilitar la extracción del cuerpo de la válvula para mantenimiento sin interrumpir la tubería de conexión. Las válvulas de retención termoplásticas están disponibles como válvulas de retención de bola, válvulas de retención oscilantes, válvulas de retención en Y y válvulas de retención de cono. Las válvulas de mariposa se acoplan fácilmente con bridas metálicas porque se ajustan a los orificios y círculos de pernos y a las dimensiones generales de ANSI Clase 150. El diámetro interior suave de las piezas termoplásticas solo contribuye al control preciso de las válvulas de diafragma.

Varias empresas estadounidenses y extranjeras fabrican válvulas de bola en PVC y CPVC en tamaños de 1/2 pulgada a 6 pulgadas con conexiones hembra, roscadas o bridadas. El verdadero diseño de unión de las válvulas de bola contemporáneas incluye dos tuercas que se atornillan al cuerpo, comprimiendo sellos elastoméricos entre el cuerpo y los conectores finales. Algunos fabricantes han mantenido la misma longitud de tendido de válvulas de bola y roscas de tuerca durante décadas para permitir el reemplazo fácil de válvulas más antiguas sin modificar las tuberías contiguas.

Las válvulas de bola con sellos elastoméricos de monómero de etileno propileno dieno (EPDM) deben estar certificadas según NSF-61G para su uso en agua potable. Los sellos elastoméricos de fluorocarbono (FKM) se pueden utilizar como alternativa para sistemas donde la compatibilidad química es una preocupación. El FKM también se puede utilizar en la mayoría de las aplicaciones que involucran ácidos minerales, con excepción de cloruro de hidrógeno, soluciones salinas, hidrocarburos clorados y aceites de petróleo.

Figura 3. Una válvula de bola con bridas unida a un tanque Figura 4. Una válvula de retención de bola instalada verticalmente Las válvulas de bola de PVC y CPVC, de 1/2 pulgada a 2 pulgadas, son una opción viable para aplicaciones de agua fría y caliente donde el agua máxima sin impacto El servicio puede ser tan grande como 250 psi a 73°F. Las válvulas de bola más grandes, de 2-1/2 pulgadas a 6 pulgadas, tendrán una presión nominal más baja de 150 psi a 73°F. Comúnmente utilizadas en el transporte de productos químicos, las válvulas de bola de PP y PVDF (Figuras 3 y 4), disponibles en tamaños de 1/2 pulgada a 4 pulgadas con conexiones de extremo hembra, roscadas o bridadas, comúnmente están clasificadas para un servicio de agua máximo sin impactos de 150 psi a temperatura ambiente.

Las válvulas de retención de bola termoplástica dependen de una bola con una gravedad específica menor que la del agua, de modo que si se pierde presión en el lado aguas arriba, la bola se hundirá contra la superficie de sellado. Estas válvulas se pueden utilizar en el mismo servicio que válvulas de bola de plástico similares porque no introducen nuevos materiales al sistema. Otros tipos de válvulas de retención pueden incluir resortes metálicos que pueden no durar en ambientes corrosivos.

Figura 5. Una válvula de mariposa con revestimiento elastomérico La válvula de mariposa de plástico en tamaños de 2 a 24 pulgadas es popular para sistemas de tuberías de mayor diámetro. Los fabricantes de válvulas de mariposa de plástico adoptan diferentes enfoques en cuanto a la construcción y las superficies de sellado. Algunos usan un revestimiento elastomérico (Figura 5) o una junta tórica, mientras que otros usan un disco recubierto de elastomérico. Algunos fabrican el cuerpo con un solo material, pero los componentes internos húmedos sirven como materiales del sistema, lo que significa que un cuerpo de válvula de mariposa de polipropileno puede contener un revestimiento de EPDM y un disco de PVC o varias otras configuraciones con sellos termoplásticos y elastoméricos que se encuentran comúnmente.

La instalación de una válvula de mariposa de plástico es sencilla porque estas válvulas están fabricadas en forma de oblea con sellos elastoméricos diseñados en el cuerpo. No requieren la adición de una junta. Ubicada entre dos bridas coincidentes, el atornillado de una válvula de mariposa de plástico debe manejarse con cuidado aumentando hasta alcanzar el par de apriete recomendado en tres etapas. Esto se hace para garantizar un sellado uniforme en toda la superficie y que no se aplique tensión mecánica desigual a la válvula.

Figura 6. Una válvula de diafragma Los profesionales de las válvulas de metal encontrarán familiares las funciones superiores de las válvulas de diafragma de plástico con la rueda y los indicadores de posición (Figura 6); sin embargo, la válvula de diafragma de plástico puede incluir algunas ventajas distintas, incluidas las paredes interiores lisas del cuerpo termoplástico. Al igual que la válvula de bola de plástico, los usuarios de estas válvulas tienen la opción de instalar el diseño de unión verdadera, que puede resultar especialmente útil para trabajos de mantenimiento de la válvula. O bien, un usuario puede seleccionar conexiones bridadas. Debido a todas las opciones de materiales del cuerpo y del diafragma, esta válvula se puede utilizar en una variedad de aplicaciones químicas.

Al igual que con cualquier válvula, la clave para accionar válvulas de plástico es determinar los requisitos operativos, como neumáticos versus eléctricos y alimentación de CC versus CA. Pero con el plástico, el diseñador y el usuario también deben comprender qué tipo de entorno rodeará al actuador. Como se mencionó anteriormente, las válvulas de plástico son una excelente opción para situaciones corrosivas, que incluyen ambientes externamente corrosivos. Por este motivo, el material de la carcasa de los actuadores para válvulas de plástico es una consideración importante. Los fabricantes de válvulas de plástico tienen opciones para satisfacer las necesidades de estos entornos corrosivos en forma de actuadores cubiertos de plástico o cajas metálicas recubiertas de epoxi.

Como muestra este artículo, las válvulas de plástico ofrecen hoy en día todo tipo de opciones para nuevas aplicaciones y situaciones.