Válvula neumática de diafragma

Los fabricantes de válvulas de diafragma neumáticas fabrican la válvula de forma que pueda manipular fluidos gaseosos, líquidos y medios semisólidos como coloides, lodos y pozos de agua salobre y lodos. Las válvulas de diafragma neumáticas son adecuadas para controlar líquidos con algunas partículas sólidas. En relación con otras válvulas, estas válvulas emplean un diseño de construcción simple. En las válvulas de diafragma neumáticas, es raro encontrar una acumulación de biopelículas y sedimentos debido al contacto mínimo en los componentes internos de la válvula. Por ello, estas válvulas se utilizan en muchas aplicaciones, como la industria farmacéutica, el procesamiento de alimentos, las tuberías de aguas residuales, el tratamiento de aguas, la producción de pasta y papel y la fabricación de productos electrónicos, entre otras. 

 

válvula neumática de diafragma

 

¿Qué es una válvula neumática de diafragma? 

Una válvula de diafragma neumática es un tipo de válvula de diafragma que utiliza un actuador neumático. Este tipo de válvula utiliza un diafragma flexible para controlar, obstruir o aislar el flujo de fluido. Los fabricantes de válvulas de diafragma neumáticas diseñan la válvula de forma que el diafragma se utiliza como elemento de control del flujo que se flexiona hacia abajo o hacia arriba para disminuir o aumentar el caudal de fluido respectivamente. La acción de sellado de una válvula de diafragma neumática se genera cuando se presiona un diafragma sobre un dique sólido en el cuerpo de la válvula. Las válvulas neumáticas de diafragma se clasifican como válvulas lineales que requieren un movimiento lineal de los elementos que controlan el caudal. El nombre de válvula de diafragma neumática significa que el tipo de actuador utilizado en este tipo de válvula es un actuador neumático. La mayoría de las válvulas de diafragma fabricadas utilizan válvulas neumáticas, especialmente cuando es necesaria la velocidad de la válvula. Un actuador neumático utiliza presión de aire que se aplica a través de una válvula piloto a un actuador que eleva el diafragma para abrir la válvula. 

 

Componentes de una válvula neumática de diafragma

Las figuras siguientes ayudan a ilustrar los componentes de una válvula neumática de diafragma. 

Figura: Componentes de la válvula neumática de diafragma.

Capó 

Es la parte de una válvula neumática de diafragma que sirve de tapa superior. Suele estar atornillada al cuerpo de la válvula. Esta pieza ayuda a proteger otras partes de la válvula, como el vástago, el compresor, el diafragma y otros componentes de la válvula neumática de diafragma. 

Cuerpo de la válvula 

Es la parte de una válvula neumática que se utiliza para conectar directamente la tubería por la que pasa el fluido. El área de paso depende del tipo de válvula neumática de diafragma. Los fabricantes de válvulas neumáticas de diafragma fabrican el bonete y el cuerpo de la válvula con materiales fuertes, resistentes a la corrosión y rígidos. 

Diafragma 

Es la parte de una válvula neumática de diafragma que se mueve hasta tocar la parte inferior del cuerpo de la válvula para obstruir o limitar el paso del fluido. El diafragma está hecho de un disco altamente polimérico. La parte del diafragma se eleva cuando es necesario aumentar el caudal o cuando la válvula debe abrirse por completo. El fluido pasa entonces por debajo del diafragma. Debido a su estructura y material, el diafragma reduce la temperatura y la presión de funcionamiento de la válvula. Por ello, el diafragma debe sustituirse al cabo de cierto tiempo, ya que sus propiedades mecánicas se debilitan con el uso. Este componente aísla las partes no húmedas, que son el actuador, el vástago y el compresor, del fluido que fluye. De este modo, es improbable que los fluidos viscosos y los sólidos interfieran en el mecanismo de funcionamiento de una válvula neumática de diafragma. Esta tecnología también ayuda a proteger las piezas no húmedas de la corrosión. Además, el fluido suministrado no se contaminará con la lubricación utilizada en el funcionamiento de la válvula neumática de diafragma. 

Compresor 

Es el disco que se encuentra entre el diafragma y el vástago de la válvula. Este compresor se utiliza para soportar la válvula neumática de diafragma y distribuir la potencia del vástago durante el movimiento lineal. Los fabricantes de válvulas de diafragma neumáticas diseñan el compresor de forma que optimice el control y la estrangulación del caudal. 

Vástago 

Este componente es un eje vertical que está conectado al compresor para ejercer un movimiento lineal que ayude a mover el diafragma y el compresor, y así hacer funcionar la válvula neumática de diafragma. El vástago se utiliza para transmitir la potencia ejercida por el actuador neumático en una válvula neumática de diafragma. Los fabricantes de válvulas neumáticas de diafragma hacen que la válvula tenga un vástago roscado o un vástago de pistón. Como su nombre indica, la válvula de tipo pistón se mueve mediante un conjunto de pistón en el bonete con el vástago como vástago. Este diseño emplea la fuerza ejercida por la presión del fluido. Para el vástago roscado, la válvula emplea una tuerca de vástago correspondiente. El vástago roscado necesita un par de torsión para moverse linealmente y también para lubricarse y mejorar su funcionamiento. 

Actuador 

El actuador se utiliza para mover conjuntamente el compresor, la membrana y el vástago. El actuador se utiliza para proporcionar la fuerza lineal o el par que necesita la válvula neumática de diafragma para controlar rápidamente el caudal del fluido. El diseño del actuador depende de la construcción del vástago de la válvula. Para una válvula de diafragma neumática, el tipo de actuador utilizado es un actuador neumático. Un actuador neumático utiliza presión de aire para accionar el pistón en el bonete de la válvula. El vástago de este actuador está conectado al compresor de la válvula. La presión de aire se proporciona en la cámara del pistón a ambos lados. Cuando el aire entra en la cámara superior del pistón, fuerza al vástago a moverse hacia abajo y reducir el caudal de fluido o cerrar la válvula. Si se introduce aire a presión en la cámara inferior, se fuerza el vástago del pistón hacia arriba aumentando el caudal del fluido. El pistón y el vástago llevan juntas tóricas para evitar fugas de aire entre las cámaras. Los actuadores neumáticos ofrecen un control rápido en las válvulas de diafragma neumáticas de estrangulación y mejoran las aplicaciones de encendido y apagado. 

 

¿Cómo funciona una válvula neumática de diafragma?

La válvula neumática de diafragma emplea un método de pinzamiento para controlar el caudal de fluido. El diafragma está conectado al compresor. El compresor también está conectado al vástago. Para aumentar el caudal, el vástago se mueve hacia arriba. Mientras el vástago se mueve hacia arriba, también lo hace el compresor. El movimiento del compresor se transfiere al diafragma y éste se mueve hacia arriba. Cuando el diafragma empieza a moverse hacia arriba, el caudal de fluido aumenta. Para reducir o cerrar el flujo de fluido, el vástago se mueve hacia abajo. El vástago transfiere la fuerza al compresor. Entonces, el compresor presiona el diafragma hacia abajo y éste cierra o reduce el caudal. Algunas válvulas neumáticas de diafragma están diseñadas con estrangulación del caudal de fluido. En este caso, pueden cerrarse y abrirse parcialmente.

Figura: Funcionamiento de una válvula neumática de diafragma.

 

Tipos de válvulas neumáticas de diafragma 

Válvula neumática de diafragma Weir 

Se trata de una válvula neumática de diafragma muy famosa. Este tipo de válvula es adecuada para controles pequeños y sin fugas debido al diafragma y al bonete del actuador. Los fabricantes de válvulas de diafragma neumáticas de presa diseñan la válvula con un cuerpo inclinado para proporcionar la capacidad de autodrenaje. La capacidad de autodrenaje se produce en dos direcciones de la válvula. Como tal, esta válvula no es adecuada para algunas aplicaciones. La válvula de diafragma neumática de vertedero es la más adecuada para líquidos y gases peligrosos y corrosivos porque este bonete de válvula puede controlar el fallo del diafragma o la fuga de la válvula. Estas válvulas se utilizan principalmente para líquidos limpios y homogéneos, ya que las contaminaciones y los lodos viscosos pueden acumularse en el lado del asiento. Estas válvulas se utilizan a menudo en aplicaciones como corrosivos, agua, procesamiento de alimentos, producción de gas y aplicaciones químicas. 

Válvula neumática de diafragma de paso recto 

La válvula neumática de diafragma de paso recto también se conoce como válvula neumática de diafragma en línea. Su estructura es idéntica a la de la válvula neumática de diafragma tipo vertedero. Sin embargo, esta válvula está diseñada con una trayectoria de flujo recta en lugar de una característica de silla de montar. Los diafragmas de estas válvulas son flexibles. El diafragma hace contacto con la parte inferior de la válvula, lo que ayuda a aumentar la distancia de recorrido del diafragma. La vida útil de la válvula neumática de diafragma de paso recto es corta en comparación con la válvula de tipo presa debido a su flexibilidad. Además, esta válvula necesita sustituciones y reparaciones con frecuencia. Esta válvula de diafragma neumática se utiliza para aplicaciones como lodos, agua, líquidos viscosos y otras aplicaciones que necesitan reducir la obstrucción. 

Válvula de diafragma neumática de proceso 

Se trata de válvulas neumáticas de diafragma utilizadas habitualmente para regular, iniciar o detener el flujo de fluidos. 

Válvula de diafragma neumática sanitaria

Se trata de una válvula neumática de diafragma utilizada para evitar la contaminación de fluidos. Para fabricar estas válvulas de diafragma neumáticas se utilizan materiales libres de gérmenes. Estas válvulas pueden promover una atmósfera libre de gérmenes. 

Válvula neumática de diafragma estática cero

Estas válvulas son las más adecuadas para aplicaciones limpias, ya que son capaces de eliminar el crecimiento bacteriano y el estancamiento del flujo. 

Válvula neumática de diafragma de cierre

Se trata de un tipo de válvula neumática de diafragma que emplea un cierre positivo para impedir el paso del fluido. 

Electroválvula neumática de membrana

Se trata de una válvula neumática de diafragma utilizada para controlar el caudal. Esta válvula está fabricada con un diafragma de caucho en su cuerpo. Esta válvula puede actuar directa o indirectamente. Se cierra y se abre contra el asiento duro. 

 

Criterios de selección de válvulas de diafragma neumáticas 

Tamaño de la válvula 

Las válvulas de diafragma neumáticas se utilizan a menudo en aplicaciones de estrangulación. Como tales, el tamaño de la válvula afecta en gran medida a su capacidad de trabajo. Para determinar el tamaño de la válvula necesaria para su aplicación, averigüe el volumen de fluido que debe atravesar el sistema. Para ello, debe conocer los detalles del caudal de fluido y su viscosidad o gravedad específica, así como el caudal necesario. A continuación, hay que averiguar la presión y temperatura máximas de salida/entrada, además de la capacidad necesaria de la válvula y las fuerzas requeridas para bloquear el flujo de fluido. Estos datos pueden utilizarse para determinar la relación correcta entre los diámetros exterior e interior de la válvula. 

Rango de presión y pérdida de carga 

El valor de la caída de presión a través de la válvula es muy importante. Por ello, es necesario especificar este valor. Sin embargo, si no está seguro de este valor, puede seleccionar un porcentaje lo suficientemente grande como para crear una diferencia de caudal de fluido. Además, determine los rangos de presión que la válvula neumática de diafragma puede experimentar cuando el sistema funciona. Esto ayuda a seleccionar una válvula de seguridad que pueda funcionar dentro de todo el rango. 

Tipo de válvula neumática de diafragma y actuador

Utilizando los detalles anteriores para los parámetros de selección de la válvula, calcule el diafragma que debe utilizar para el caudal de fluido de su proceso. A continuación, determine si el vástago y el cuerpo de la válvula de diafragma neumática pueden estar expuestos a los medios o si es necesario separarlos. 

Tipo de conexión, características y material 

Antes de comprar la válvula, determine cómo debe conectarse al sistema de bombeo. La conexión podría realizarse mediante roscas, bridas, conexiones soldadas u otros procedimientos específicos para las necesidades de esa aplicación. Lo siguiente es determinar las propiedades del material de la válvula neumática de diafragma para garantizar que el fluido del proceso no afecte negativamente al funcionamiento de la válvula. Por ejemplo, los medios muy corrosivos hacen necesario disponer de materiales resistentes a la corrosión como el bronce, el acero inoxidable y otros materiales que no puedan degradarse en entornos cáusticos. A continuación hay que determinar otras características, como medidas de seguridad, indicadores de posición, instrumentación y otras que ayudarán a que la válvula funcione con eficacia y seguridad. 

 

Aplicaciones de la válvula neumática de diafragma

• Sistemas de fabricación farmacéutica. 
• Planta de tratamiento de aguas. 
• Procesado de alimentos y bebidas. 
• Plantas de procesamiento químico. 
• Aplicaciones corrosivas. 
• Servicios de vacío. 
• Centrales eléctricas.
• Regular el aire y el agua limpios o sucios. 

 

Ventajas de una válvula neumática de diafragma 

• Pueden utilizarse en aplicaciones de flujo on-off y de estrangulación. 
• Las válvulas de diafragma neumáticas no tienen fugas en el vástago. 
• Ofrece una buena resistencia química gracias a sus numerosos revestimientos. 
• Proporciona un servicio a prueba de burbujas. 
• No tienen bolsas que puedan atrapar contaminantes. 
• Ofrecen el mejor servicio en lodos y fluidos viscosos. 
• Proporcionan una excelente elección para su uso en productos químicos peligrosos y radiactivos. 
• Estas válvulas no permiten la entrada de impurezas en el fluido, lo que las hace adecuadas para su uso en fábricas de cerveza, productos farmacéuticos, alimentos, entre otras aplicaciones. 

 

Desventajas de una válvula neumática de diafragma

• El vertedero de la válvula neumática de diafragma puede causar una tubería de drenaje incompleta. 
• Estas válvulas pueden restringir la presión hidrostática. 
• Debe tener el cuerpo hecho de un buen material resistente a la corrosión. 
• No es apropiado para aplicaciones de alta presión, como las superiores a 300 psi. 
• Estas válvulas pueden corroerse si se utilizan en servicios de estrangulación pesados que tengan contaminación. 
• Estas válvulas sólo pueden utilizarse para aplicaciones de temperaturas moderadas de alrededor de 400 oF.
• No funcionan perfectamente en operaciones multivuelta. 

 

Localización de averías en válvulas neumáticas de diafragma

Rotura en el diafragma 

• Plásticos fluorados, envejecimiento del caucho del diafragma. Sustituir periódicamente. 
• Presión de funcionamiento muy elevada que aplasta la membrana. Reduzca la fuerza de accionamiento y compruebe la marca de cierre. 
• Materiales extraños obstruidos entre el asiento de la válvula y el diafragma, desgastar el diafragma. No fuerce la operación para cerrar, repita la operación hacia arriba y hacia abajo por un tiempo, lave los materiales extraños, reemplace a tiempo el diafragma, cierre formal de la válvula neumática de diafragma. 
• La altura se abre mucho rompiendo el diafragma. No abrir demasiado alto. 

Fallo de funcionamiento

• Caída del disco y del diafragma. Evite abrir demasiado. Evite que se caigan reparando o sustituyendo el diafragma a tiempo. 
• Conexión del disco y el vástago de la válvula desprendida o rota. Comprobar el desgaste y los métodos de desmontaje. Cuando una abertura no se abre más allá del punto muerto. Reparar la caída. 
• Tapa de la válvula neumática de diafragma y tuerca del vástago y junta del vástago desgastadas. Para evitar esto asegúrese de limpiar regularmente, recubrir las partes activas con grafito y disulfuro de molibdeno en polvo seco para la lubricación. 

El flujo de fluido no se apaga

• Compruebe si el diafragma está bloqueado. Desenrosque los tornillos del capó y retire el capó y la tapa que va sobre el diafragma. Limpie y sustituya el diafragma. Intente limpiar el filtro pero, si es necesario, sustitúyalo. 

Fuga de fluidos

• Esto podría deberse a la acumulación de suciedad en el diafragma. Enjuague la válvula neumática de diafragma. Elimine la suciedad que pudiera estar obstruyendo el diafragma. 

 

Resumen:

Las válvulas de diafragma neumáticas son válvulas de diafragma que emplean válvulas neumáticas para mejorar el control del flujo de fluidos. Estas válvulas utilizan componentes de diafragma para controlar, obstruir o aislar el flujo de fluido. El diafragma se mueve hacia abajo o hacia arriba para disminuir o aumentar el caudal de fluido, respectivamente. Las partes principales de la válvula neumática de diafragma son el diafragma, el cuerpo de la válvula, el vástago, el actuador neumático, el compresor y la conexión e indicador de posición de la válvula. Los vástagos de las válvulas pueden ser roscados o de pistón.

Existen varios tipos de válvulas neumáticas de diafragma, como las válvulas neumáticas de diafragma de paso recto, las válvulas neumáticas de diafragma de tipo vertedero, las válvulas neumáticas de diafragma sanitarias y las válvulas neumáticas de diafragma de estática cero, entre otras. Estos tipos de válvulas dependen de la aplicación de la válvula. El diafragma de una válvula de diafragma neumática tiene que estar hecho de material elastomérico y flexible para ayudar a estirar a la vía de flujo de fluido.

Las válvulas neumáticas de diafragma se utilizan en muchas aplicaciones, como el control de fluidos corrosivos, la generación de energía, los servicios de vacío, el procesamiento de alimentos y productos químicos y las plantas de tratamiento de aguas. Estas válvulas tienen unas características magníficas que las hacen útiles en muchas aplicaciones industriales. Entre las ventajas de estas válvulas se incluyen su capacidad de estanqueidad a las burbujas, su uso en lodos y fluidos viscosos, que no permiten la entrada de impurezas, su alta resistencia química y que pueden atrapar contaminantes. Estas válvulas pueden trabajar para presiones moderadas de 300 psi. Sin embargo, estas desventajas no pueden contrarrestar las ventajas de las válvulas neumáticas de diafragma.