Válvulas de manguito accionadas por aire: guía completa

Cómo funcionan las válvulas de manguito accionadas por aire

Válvulas de manguito accionadas por aire controle el flujo aplicando presión de aire comprimido al exterior de una funda de goma flexible, lo que hace que la funda colapse hacia adentro y se cierre contra sí misma. Cuando se libera la presión del aire, la elasticidad natural del manguito lo devuelve a su posición completamente abierta, restaurando el flujo sin restricciones a través del orificio de la válvula. Este principio de funcionamiento es fundamentalmente diferente de las válvulas de bola, válvulas de compuerta o válvulas de mariposa: no hay componentes mecánicos internos, asientos, discos o vástagos que entren en contacto con el medio del proceso. El manguito es la única parte mojada y toda la función de control de flujo se logra mediante su deformación elástica.

Este diseño brinda a las válvulas de manguito operadas por aire un conjunto de características de rendimiento que ningún otro tipo de válvula puede replicar en la misma gama de aplicaciones. La posición abierta de paso total crea cero restricción de flujo y cero turbulencia cuando la válvula está abierta, lo que la hace ideal para lodos abrasivos, fluidos viscosos y medios que contienen sólidos que obstruirían, erosionarían o atascarían los componentes internos de las válvulas convencionales. La acción de autolimpieza del manguito cuando se abre y se cierra evita la acumulación de partículas en el punto de sellado, un problema persistente con las válvulas de asiento que manejan medios sedimentados o cristalizados.

Dos configuraciones de actuación: tipo abierto y tipo cerrado

Las válvulas de manguito accionadas por aire se fabrican en dos configuraciones de cuerpo distintas, cada una adecuada para diferentes condiciones de funcionamiento y tipos de medios. Comprender la diferencia es esencial para una especificación correcta.

Válvulas de manguito de cuerpo abierto

En un diseño de cuerpo abierto, el manguito de goma está expuesto entre dos bridas extremas o conexiones finales, con el mecanismo de accionamiento (generalmente una barra mecánica o una cámara de aire presurizada) en contacto con el manguito desde el exterior. Esta configuración permite la inspección visual del estado del manguito durante la operación y facilita el reemplazo rápido del manguito sin quitar la válvula de la tubería. Las válvulas de manguito operadas por aire de cuerpo abierto se especifican comúnmente en aplicaciones donde se espera que el desgaste de la manga sea significativo, como en la transferencia de lodos cerámicos o el procesamiento de minerales, donde el acceso rápido para mantenimiento reduce el tiempo de inactividad.

Válvulas de manguito de cuerpo cerrado

Las válvulas de manguito accionadas por aire de cuerpo cerrado alojan el manguito dentro de un cuerpo metálico rígido o reforzado, con aire comprimido introducido en el espacio anular entre la pared exterior del manguito y el interior del cuerpo. Cuando se aplica presión de aire a esta cámara anular, actúa uniformemente alrededor de toda la circunferencia del manguito, produciendo un cierre de pellizco muy consistente y simétrico. Esta configuración proporciona una contención de presión superior, lo que hace que los diseños de cuerpo cerrado sean la opción estándar para aplicaciones de mayor presión y medios que no pueden exponerse a la atmósfera ni siquiera momentáneamente, como corrientes de proceso tóxicas, inflamables o estériles.

Materiales de manga y su compatibilidad con el proceso

El manguito es el componente más crítico de cualquier válvula de manguito operada por aire: es la única pieza en contacto con el medio del proceso y su material debe ser químicamente compatible con el fluido, físicamente duradero bajo las condiciones esperadas de abrasión y presión, y capaz de realizar ciclos elásticos repetidos sin agrietarse por fatiga. Por lo tanto, la selección del material de la funda es tan importante como cualquier otro parámetro de especificación.

El espesor de la pared de la manga y el número de capas de refuerzo de tela también afectan significativamente el rendimiento. Las fundas de paredes más pesadas con múltiples capas de refuerzo soportan presiones internas más altas y brindan mayor resistencia a la abrasión externa, pero requieren una presión de aire de accionamiento más alta para lograr un cierre completo. Las mangas de pared más delgada se cierran a presiones de aire más bajas y ofrecen mayor sensibilidad para aplicaciones de estrangulamiento, pero tienen índices de presión más bajos. Especifique siempre la construcción del manguito junto con el rango de presión de funcionamiento y el suministro de aire de accionamiento disponible en el punto de instalación.

Industrias y aplicaciones en las que destacan las válvulas de manguito accionadas por aire

El principio operativo único de las válvulas de manguito operadas por aire las convierte en la opción preferida (y en muchos casos la única práctica) en una variedad de industrias que manejan medios difíciles que destruirían rápidamente los diseños de válvulas convencionales.

Minería y procesamiento de minerales

Las operaciones mineras representan el mayor sector de aplicación individual para válvulas de manguito accionadas por aire. Los lodos de mineral, los relaves, el agua de lavado de carbón y los concentrados minerales son altamente abrasivos y con frecuencia contienen sólidos gruesos que erosionarían los asientos y discos metálicos de las válvulas a las pocas semanas de servicio. El manguito de goma de una válvula de manguito absorbe elásticamente el impacto de las partículas abrasivas, distribuyendo el desgaste por toda la superficie del manguito en lugar de concentrarlo en una línea de asiento. En instalaciones mineras bien diseñadas, los manguitos de válvulas de manguito habitualmente logran una vida útil medida en meses, mientras que los tipos de válvulas de la competencia fallan en cuestión de días.

Tratamiento de Aguas y Aguas Residuales

Las plantas de tratamiento de agua municipales e industriales especifican válvulas de manguito operadas por aire para manejo de lodos, descarga de cámaras de arena, control de retrolavado de filtros y líneas de dosificación de químicos. La acción de cierre autolimpiante evita que se acumule lodo en el asiento de la válvula, un problema de mantenimiento crónico con las válvulas de compuerta y mariposa en estos servicios. Las mangas de EPDM brindan la resistencia química necesaria para el contacto con soluciones de cloro, sulfato férrico y floculantes poliméricos utilizados en procesos de tratamiento.

Alimentos, bebidas y productos farmacéuticos

En aplicaciones de procesos higiénicos, el orificio liso y sin grietas de un manguito de válvula de manguito cumple con los requisitos de limpieza in situ (CIP) y esterilización in situ (SIP) que muchas válvulas convencionales no pueden satisfacer. Los materiales de funda de calidad alimentaria y que cumplen con la FDA permiten el contacto directo con productos alimenticios, bebidas e intermedios farmacéuticos sin riesgo de contaminación. La ausencia total de componentes internos de la válvula elimina las zonas muertas y los puntos de atrapamiento del producto que crean refugio microbiano en las válvulas de diafragma y de asiento.

Procesamiento químico e industrial

Las plantas químicas utilizan válvulas de manguito accionadas por aire para lodos ácidos y alcalinos corrosivos, medios cristalizantes y fluidos altamente viscosos donde los componentes internos de las válvulas convencionales serían atacados o bloqueados. La capacidad de especificar el material de la manga independientemente del material del cuerpo permite a los ingenieros optimizar la resistencia química para la química del proceso específico mientras se mantiene la integridad estructural del cuerpo de la válvula en el entorno circundante.

Dimensionamiento y presión de actuación: parámetros de especificación clave

El dimensionamiento correcto de las válvulas de manguito accionadas por aire requiere la consideración de varios parámetros interrelacionados. Hacerlos correctamente en la etapa de especificación evita fallas de rendimiento y desgaste prematuro de las camisas en servicio.

• Coincidencia de tamaño de línea — Las válvulas de manguito están disponibles desde DN15 (½ pulgada) hasta DN600 (24 pulgadas) y más para aplicaciones personalizadas. El diámetro interior de la válvula debe coincidir exactamente con el diámetro interior de la tubería para mantener las características de flujo de paso total y evitar el desgaste del manguito inducido por la turbulencia en las transiciones de tamaño.
• Clasificación de presión de funcionamiento — La clasificación de presión del manguito debe exceder la presión máxima del sistema, incluidos los golpes de ariete y las condiciones de sobretensión. Las válvulas de manguito neumáticas de cuerpo cerrado típicas tienen una clasificación de 3 bar a 10 bar dependiendo de la construcción del manguito y el tamaño del orificio; los orificios más grandes generalmente tienen clasificaciones de presión más bajas debido a la mayor fuerza requerida para cerrar el manguito contra la presión de la línea.
• Presión de aire de actuación — Para lograr un cierre total confiable, la presión del aire de accionamiento debe exceder la presión de la línea por un margen especificado por el fabricante, generalmente de 1,5 a 2 veces la presión de la línea para diseños de cuerpo cerrado. Verifique que la presión de suministro de aire de instrumentos disponible en el punto de instalación sea suficiente antes de especificar la válvula, ya que una presión de actuación inadecuada es la causa más común de cierre incompleto y desgaste resultante del manguito.
• Posición a prueba de fallos — Las válvulas de manguito operadas por aire se pueden configurar en modo de falla abierta (manguito abierto cuando se pierde el suministro de aire) o de falla cerrada (manguito cerrado cuando se pierde el suministro de aire), dependiendo de los requisitos de seguridad del proceso. El cierre a prueba de fallos es la configuración más común y se logra con una válvula solenoide normalmente cerrada en la línea de suministro de aire. Las configuraciones de falla de apertura requieren un retorno por resorte o un sistema de depósito de aire para mantener la posición abierta del manguito en caso de pérdida de aire.
• Frecuencia del ciclo — La vida a fatiga de la manga está directamente relacionada con el número de ciclos de apertura y cierre. Las aplicaciones que requieren una alta frecuencia de ciclos, como dosificación por lotes o desviadores de transporte neumático, deben especificar manguitos con índices de ciclo más altos y programar el reemplazo preventivo de manguitos según el recuento de ciclos en lugar del tiempo calendario.

Instalación, mantenimiento y reemplazo de manguitos

Una de las ventajas operativas más importantes de las válvulas de manguito accionadas por aire es la simplicidad de sus requisitos de mantenimiento. Sin componentes metálicos internos que puedan corroerse, erosionarse o atascarse, el programa de mantenimiento se reduce casi por completo a la inspección y el reemplazo periódicos de las camisas, una tarea que no requiere herramientas especiales y que puede completarse en minutos en la mayoría de los diseños de cuerpo abierto sin retirar el cuerpo de la válvula de la tubería.

La orientación de la instalación es flexible: las válvulas de manguito operadas por aire se pueden instalar en tuberías horizontales, verticales o en ángulo sin comprometer el rendimiento, aunque se prefiere la instalación vertical con flujo hacia abajo para medios que contienen sólidos pesados ​​para evitar que se asienten en el manguito cuando la válvula está cerrada. El cuerpo de la válvula debe soportarse independientemente de la tubería para evitar transferir la tensión de la tubería a las conexiones de los extremos del manguito, lo que puede provocar una falla prematura del sello de la brida.

La inspección de rutina debe centrarse en el exterior del manguito para detectar grietas en la superficie, ampollas o endurecimiento que indiquen un ataque químico o degradación térmica, y en la calidad del cierre: una válvula que ya no logra un cierre sin fugas a pesar de la presión de accionamiento correcta tiene un manguito que se acerca al final de su vida útil y se debe programar su reemplazo antes de que ocurra una falla total. Mantener un stock de mangas de repuesto del material y tamaño correctos en el almacén de la planta elimina el tiempo de inactividad prolongado cuando se requiere un reemplazo de emergencia de las mangas, y se considera la mejor práctica en cualquier instalación que opere múltiples válvulas de manguito operadas por aire en servicios críticos.