Válvula de diafragma tipo Weir

La válvula de diafragma tipo Weir es un tipo de válvula bajo las válvulas de diafragma. Es una de las más populares de todas las válvulas de diafragma. La válvula de diafragma tipo Weir tiene un asiento o labio elevado donde la parte del diafragma presiona para producir la acción de sellado. Debido al labio elevado, el nivel de desplazamiento del diafragma se reduce desde la apertura total hasta la posición completamente cerrada. Como tal, la tensión inducida en el diafragma debido al cierre de la válvula disminuye. El diafragma está fabricado con un material resistente que lo hace adecuado para aplicaciones de alta presión y vacío. Las válvulas de diafragma tipo Weir funcionan muy bien en el control del flujo de fluidos, la estrangulación y el control de caudales diminutos. Las válvulas de diafragma tipo Weir utilizan un compresor de dos piezas para crear una pequeña abertura en el centro de la válvula. Las válvulas de diafragma tipo Weir se utilizan a menudo para manejar líquidos y gases homogéneos y limpios, ya que la contaminación y los lodos viscosos pueden acumularse en el asiento. Estas válvulas también pueden trabajar con medios peligrosos, abrasivos y corrosivos.

Válvula de diafragma tipo vertedero

 

¿Cómo funciona la válvula de diafragma tipo vertedero?

La válvula de diafragma tipo Weir tiene un diafragma flexible que está conectado al compresor. El compresor está conectado al vástago. Para aumentar el caudal, el vástago se mueve hacia arriba. Mientras el vástago se mueve hacia arriba, se mueve junto con el compresor, ya que están conectados. El compresor está conectado al diafragma, que a su vez hace que el diafragma también se mueva hacia arriba. Cuando la membrana se mueve hacia arriba, el caudal de fluido aumenta. Para reducir el caudal o cerrarlo completamente, se gira el vástago y se mueve hacia abajo. El vástago transfiere el movimiento hacia abajo al compresor, que también presiona el diafragma hacia abajo para reducir el caudal o cerrar completamente el paso del fluido. 

 

Tipos de válvulas de diafragma Weir 

Estas válvulas de diafragma pueden clasificarse en función del actuador utilizado y de su aplicación. Teniendo en cuenta los actuadores de los tipos de bombas de diafragma tipo vertedero son: 

Válvulas de diafragma manuales

Se trata de válvulas de diafragma de tipo vertedero con una manivela o volante utilizado para aplicar el par. El par aplicado se utiliza para hacer girar el vástago y, de este modo, moverlo linealmente para alterar el flujo de fluido. Este tipo de válvulas de diafragma tienen una velocidad de control lenta. También necesitan más energía manual para funcionar. Se pueden instalar algunos reductores en estas válvulas para mejorar el par y aumentar así la velocidad de cierre o apertura. A pesar de que estas válvulas son manuales, también pueden tener otras características importantes, como indicación de posición, ajuste de carrera e interruptores para retroalimentación eléctrica para mejorar la comodidad de funcionamiento. 

 

 

Figura: Válvula de diafragma manual de tipo vertedero.

Válvula de diafragma de presa eléctrica 

Son válvulas de diafragma de tipo vertedero que tienen actuadores eléctricos. Estas válvulas utilizan un motor eléctrico para modificar el caudal del fluido. El motor está conectado a un tren de engranajes para reducir la velocidad del motor y aumentar su par. Al utilizar un actuador eléctrico, estas válvulas pueden accionarse de forma reversible, es decir, cerca del diafragma y viceversa. 

Figura: Válvula de diafragma con vertedero eléctrico

Válvula neumática de diafragma tipo vertedero 

Son válvulas de diafragma de tipo vertedero que utilizan la presión del aire para abrir o cerrar el paso del fluido. Funcionan moviendo un pistón en un bonete de válvula donde un vástago se conecta a un compresor. El suministro de aire a presión se realiza a ambos lados de la cámara del pistón. El suministro de aire en la cámara superior del pistón hace que el vástago se mueva hacia abajo y, de este modo, disminuya el caudal de fluido o se cierre la válvula según sea necesario. Por el contrario, si se introduce aire en la cámara inferior, el vástago se desplaza hacia arriba, aumentando así el caudal. El pistón y el vástago disponen de juntas tóricas que garantizan que no se produzcan fugas de aire entre las cámaras del pistón. 

Válvula hidráulica de diafragma tipo presa 

Son válvulas de diafragma de tipo vertedero que utilizan fluido hidráulico, como agua o aceite, para cerrar o abrir las válvulas ejerciendo una gran fuerza sobre el diafragma. Estas válvulas suelen utilizarse en aplicaciones de baja velocidad. 

Válvula de diafragma con vertedero térmico

Son válvulas que utilizan el cambio de temperatura para cerrar o abrir válvulas y alterar el flujo de fluido. 

 

Materiales de fabricación de la válvula de diafragma tipo presa 

Diafragma 

Este componente de una válvula de diafragma tipo presa está fabricado con material elastomérico y flexible. Se ha comprobado que estos materiales limitan la presión y la temperatura nominales de la válvula, ya que se debilitan a altas presiones y temperaturas. Por ello, los materiales para fabricar el diafragma deben seleccionarse en función de la presión y la temperatura previstas, el material que se va a manipular y la frecuencia de funcionamiento. 

Monómero de etileno propileno dieno (EPDM) 

Se trata de un elastómero sintético de uso general. Presenta una buena resistencia a la corrosión. Puede soportar alcoholes, álcalis y ácidos. Este material es resistente al ozono. Sin embargo, este material no es compatible con productos derivados del petróleo. Las válvulas de diafragma de este material pueden funcionar entre -28 ^oC a 110 ^oC. Este material también es adecuado cuando la válvula de diafragma tipo vertedero se va a utilizar en aplicaciones de esterilización. 

Politetrafluoroetileno (PTFE)

El PTFE es un fluoropolímero sintético. Este material tiene una excelente resistencia química y a la corrosión, por lo que es adecuado para manipular álcalis, ácidos y disolventes fuertes. Es un material rígido, lo que hace que genere una gran fuerza para accionar una válvula. Un diafragma de este material puede funcionar entre -184 ^oC a 1649 ^oC. El material PTE se fortalece reforzándolo con fibra de vidrio, lo que mejora su resistencia a la compresión, a la abrasión y al desgaste, así como su capacidad de presión. 

Neopreno 

Se trata de un material de caucho sintético utilizado a menudo para fabricar diafragmas. Es conocido por su buena resistencia a la abrasión y la corrosión. Este material puede manejar fluidos con aceites arrastrados, álcalis, ácidos, explosivos, petróleo y fertilizantes. Un diafragma para válvula de diafragma tipo vertedero fabricado con este material puede trabajar a temperaturas entre -28 ^oC a 93 ^oC.

Caucho butílico 

Este material tiene una baja permeabilidad al gas y al vapor. Esto lo hace adecuado para su uso en medios gaseosos. El caucho butílico puede utilizarse en álcalis y ácidos y en esterilización por vapor. Los diafragmas de este material pueden funcionar entre -20 ^oC y 120 ^oC.

Caucho nitrílico 

Este material es resistente a la abrasión y tiene una gran solidez. Este material es compatible con gases, grasas, combustibles, alcoholes, aceites y petróleo. Sin embargo, no es compatible con cetonas, ozono, acetonas y otros hidrocarburos modificados. Los diafragmas de este material pueden utilizarse a temperaturas comprendidas entre -25 ^oC y 57 ^oC.

Caucho natural 

Este material soporta álcalis y ácidos y es resistente a la abrasión. Los diafragmas de caucho natural se utilizan a menudo en ácidos minerales diluidos, abrasivos y elaboración de cerveza. Estos diafragmas pueden funcionar a temperaturas de -40 ^oC y 57 ^oC.

Cuerpo de la válvula 

El bonete y el cuerpo de la válvula están hechos de materiales fuertes y rígidos que pueden proteger los componentes de la válvula de diafragma tipo presa. La fabricación del bonete con un material menos resistente a la corrosión será adecuada porque el bonete estará protegido de la parte húmeda de la válvula. El revestimiento liso del diámetro interior de la válvula de diafragma de presa ayudará a evitar el engomado y la obstrucción de fluidos viscosos y pegajosos. Al igual que el diafragma, el cuerpo de la válvula debe estar fabricado con un material resistente a la corrosión y que pueda ofrecer esterilización. Para mejorar cierto grado de salubridad, se pueden utilizar materiales antimicrobianos como el bronce y el latón. Algunos materiales del cuerpo de la válvula comúnmente utilizados para las válvulas de diafragma de tipo vertedero son hierro fundido, acero inoxidable, acero fundido, bronce, latón, PVC, hierro dúctil, CPVC y U-PVC. 

 

Factores a tener en cuenta al seleccionar una válvula de diafragma de tipo vertedero 

Coeficiente de caudal de la válvula 

Es la medida de la capacidad de la válvula para permitir que el fluido fluya a través de ella. Se describe como el volumen de fluido a 316 ^oC que puede fluir a través de una válvula en un minuto con una caída de presión de 1 psi a través de la válvula. Conocer el coeficiente de caudal de la válvula es muy importante porque ayuda a determinar el tamaño de la válvula de diafragma de tipo vertedero que puede permitir el paso del fluido al caudal adecuado. Aumentar el recorrido del vástago y la apertura de la válvula aumenta el coeficiente de caudal de la válvula. 

Caída de presión 

Es la caída de presión desde la entrada hasta la descarga de la válvula. Cuando la relación entre la caída de presión a través de la válvula de diafragma tipo presa y la caída de presión de todo el sistema es muy pequeña, la diferencia de caudal también será muy pequeña hasta el punto en que la válvula esté completamente cerrada. Por lo tanto, una válvula de diafragma tipo presa de apertura rápida o de acción rápida será de gran ayuda.

Alcance

Se trata de una propiedad de las válvulas de diafragma de tipo vertedero que se mide en términos de relación entre el caudal máximo y mínimo que puede controlarse. La precisión y el tamaño del actuador, las geometrías, el compresor, el cuerpo de la válvula y el diafragma afectan a la rangeabilidad. Para una mayor rangeabilidad, la válvula de diafragma de tipo vertedero controlaría una amplia gama de caudales. 

Dimensionamiento de válvulas 

Esta consideración es importante para las válvulas de diafragma de tipo vertedero destinadas a la estrangulación. Es necesario determinar el volumen necesario que se espera que pase a través de la válvula y que se ve afectado por la presión y temperatura de entrada y salida, el caudal, la viscosidad del fluido y la gravedad específica. Una vez determinadas estas propiedades, se determinará la caída de presión de la válvula y la capacidad de la válvula de diafragma de tipo vertedero. Existen varios métodos para determinar el tamaño de la válvula. Uno de los métodos es mediante el uso del factor de geometría de la tubería. 

 

Ventajas de las válvulas de diafragma de presa 

• Tienen muchos revestimientos que les ayudan a resistir los daños químicos. 
• Estas válvulas ofrecen un servicio hermético a las burbujas. 
• Estas válvulas son adecuadas para el suministro de fluidos peligrosos y radiactivos. 
• Las válvulas de diafragma tipo Weir funcionan bien en fluidos viscosos. 
• Pueden utilizarse en aplicaciones de flujo de encendido y apagado y de estrangulación. 

 

Desventajas de las válvulas de diafragma de presa 

• Disponen de un vertedero que puede provocar el drenaje completo de las tuberías. 
• Si el cuerpo de esta válvula no es de material resistente a la corrosión, se desgastará rápidamente.
• La válvula de diafragma de tipo vertedero puede no funcionar bien a una presión muy alta de más de 200 psi. 
• El diafragma puede corroerse si se utiliza en servicios de estrangulación muy contaminados.

 

Aplicaciones de las válvulas de diafragma de presa 

• Utilizados en una aplicación con corrosión, ya que no ceden a la corrosión.
• Se utiliza para regular el flujo de aire limpio o sucio o de líquidos. 
• Estas válvulas se utilizan en la generación de energía.
• Se utilizan en sistemas de tuberías de servicios de vacío. 
• Las válvulas de diafragma tipo Weir se utilizan en sistemas de tuberías de agua desmineralizada. 
• Sistemas de producción farmacéutica. 
• Se utilizan en el procesamiento químico. 

 

Resolución de problemas de las válvulas de diafragma tipo Weir

Falta de caudal o caudal insuficiente

• La válvula está parcial o totalmente cerrada. Compruebe la posición de la válvula. 
• No se ha retirado la empaquetadura/protección de la válvula; retírelas.
• Colador o sistema de tuberías obstruido. Compruebe el sistema y límpielo.

Fuga entre la contrabrida y el cuerpo

• La contrabrida no está suficientemente apretada o no es uniforme. Verificar el montaje y el par de apriete, si es necesario desmontar y volver a montar. 
• Revestimiento, superficie o junta de la brida dañados. Retire la válvula del sistema de tuberías, límpiela y repare los daños o sustitúyala si es necesario. 

Brida rota 

• Pernos de montaje mal apretados o contrabridas desalineadas o gran holgura. Sustituya la válvula de diafragma de tipo vertedero e instálela según las instrucciones del fabricante. 

No puede alcanzar la posición de apertura o cierre total 

• Giro incorrecto del volante. Gire el volante en el sentido correcto. El sentido de las agujas del reloj es para cerrar. 
• Bonete o rosca del vástago dañados o atascados. Inspeccione y engrase o limpie las piezas. Si es necesario, sustituya la pieza dañada. 
• Presión alta. Compruebe las condiciones de trabajo. Una válvula de diafragma tipo vertedero de gran tamaño puede necesitar un par elevado si funciona a alta presión. 
• La válvula de diafragma de tipo vertedero se encuentra en una posición difícil para que los trabajadores apliquen fuerza. Mantenga la válvula en una buena posición para facilitar su accionamiento. 
• Hay impurezas atrapadas entre el cuerpo y el diafragma. Abra la válvula y ciérrela bajo presión para eliminar la suciedad. Sustituya o repare la válvula según sea necesario. 

Fuga en el asiento cuando la válvula está cerrada

• Podría deberse a un diafragma dañado. Compruebe el diafragma y sustitúyalo si es necesario. 
• Superficie de sellado del cuerpo dañada. Sustituya el cuerpo. 
• Impurezas obstruidas entre el cuerpo y el diafragma. Cierre y abra la válvula a alta presión para eliminar la suciedad obstruida. Sustituya o repare la válvula según sea necesario. 

 

Resumen:

La válvula de diafragma tipo Weir es uno de los tipos de válvulas de diafragma. Esta válvula tiene un asiento o labio elevado donde el diafragma presiona para crear la acción de sellado. El diafragma de la válvula de diafragma de presa debe estar fabricado con un material resistente que pueda soportar aplicaciones de alta presión y vacío. Algunos de los materiales utilizados para fabricar el diafragma son caucho revestido o caucho sin revestir, como Viton, caucho natural y plástico fluorado, como PTFE y EPDM, entre otros. Estos materiales ofrecen una amplia gama de temperaturas y son resistentes a la corrosión.

La válvula de diafragma tipo Weir tiene un buen rendimiento en el control del flujo de fluidos y en los procesos de estrangulación. Esta válvula se utiliza a menudo para controlar el caudal de fluidos homogéneos y limpios, así como de gases, para evitar la acumulación de lodos viscosos y contaminación en el asiento. Las válvulas de diafragma de tipo vertedero pueden estar en fluidos radioactivos, peligrosos, abrasivos y corrosivos. Debido a la resistencia de estas válvulas y a su capacidad para trabajar en fluidos peligrosos y corrosivos, se utilizan en muchas industrias como la farmacéutica, servicios de vacío, procesamiento químico, procesamiento de bebidas, agua desmineralizada, fluidos corrosivos como ácidos y álcalis, y en la generación de energía, entre otras.