Válvula de diafragma neumática

Los fabricantes de válvulas de diafragma neumáticas fabrican la válvula de forma que pueda manejar fluidos gaseosos, líquidos y medios semisólidos como coloides, lodos y agua salobre, así como lodos. Las válvulas de diafragma neumáticas son adecuadas para controlar líquidos con algunas partículas sólidas. En comparación con otras válvulas, éstas emplean un diseño de construcción simple. En las válvulas de diafragma neumáticas, es raro encontrar una acumulación de biopelículas y sedimentos debido al mínimo contacto en los componentes internos de la válvula. Por ello, estas válvulas se utilizan en muchas aplicaciones, como en 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 de diafragma neumática

¿Qué es una válvula de diafragma neumática? 

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 tal manera que el diafragma se utiliza como elemento de control del flujo que se flexiona hacia abajo o hacia arriba para disminuir o aumentar la tasa de flujo de fluido, respectivamente. La acción de sellado de una válvula de diafragma neumática se genera cuando un diafragma es presionado sobre un dique sólido en el cuerpo de la válvula. Las válvulas de diafragma neumáticas se clasifican como válvulas lineales que requieren un movimiento lineal de los elementos que controlan el flujo. 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 que se fabrican utilizan válvulas neumáticas, especialmente cuando la velocidad de la válvula es necesaria. 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 siguientes figuras ayudan a ilustrar los componentes de una válvula

Figura: Componentes de la válvula neumática de diafragma.

Bonete 

Es la parte de una válvula neumática de diafragma que sirve de tapa superior. Suele estar atornillada al cuerpo de la válvula. Esta parte 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 la 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 flujo de fluido. El diafragma está formado por un disco altamente polimérico. La parte del diafragma se levanta cuando es necesario aumentar el caudal o cuando la válvula debe abrirse completamente. El fluido fluye entonces por debajo del diafragma. El diafragma reduce la temperatura y la presión de funcionamiento de la válvula debido a su estructura y material. Por lo tanto, el diafragma debe ser sustituido después de un cierto período, ya que sus propiedades mecánicas se debilitan durante el uso. Este componente aísla las partes no húmedas que son el actuador, el vástago y el compresor del fluido que fluye. Así, los fluidos viscosos y los sólidos no pueden interferir en el mecanismo de funcionamiento de una válvula neumática de diafragma. Esta tecnología también ayuda a proteger las piezas no mojadas para que no se corroan. Además, el fluido que se suministra no se contaminará con la lubricación utilizada en el funcionamiento de la válvula de diafragma neumática. 

Compresor 

Es el disco que se encuentra entre el diafragma y el vástago de la válvula. Este compresor se utiliza para sostener 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 se optimice el control del flujo y la estrangulación. 

Vástago 

Este componente es un eje vertical que se conecta al compresor para ejercer un movimiento lineal que ayude a mover el diafragma y el compresor, y así hacer funcionar la válvula de diafragma neumática. El vástago se utiliza para transmitir la potencia ejercida por el actuador neumático en una válvula de diafragma neumática. Los fabricantes de válvulas de diafragma neumáticas 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 el montaje de un 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 mover el vástago de forma lineal y también para la lubricación para mejorar su funcionamiento. 

Actuador 

El actuador se utiliza para mover el compresor, la membrana y el vástago en conjunto. El actuador se utiliza para proporcionar la fuerza lineal o el par de torsión 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 la presión del aire para impulsar 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, obliga al vástago a moverse hacia abajo y a reducir el caudal de fluido o a cerrar la válvula. Si se introduce aire en la cámara inferior, se fuerza el vástago hacia arriba aumentando el caudal del fluido. En el pistón y en el vástago hay juntas tóricas para evitar las fugas de aire entre las cámaras. Los actuadores neumáticos ofrecen un control rápido en las válvulas de diafragma neumáticas de estrangulamiento y mejoran las aplicaciones de encendido y apagado. 

¿Cómo funciona una válvula de diafragma neumática?

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

Figura: Funcionamiento de una válvula neumática de membrana.

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 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. Por ello, 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, ya que 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 de la silla. Estas válvulas se utilizan a menudo en aplicaciones como corrosivos, agua, procesamiento de alimentos, producción de gas y aplicaciones químicas. 

Válvula de diafragma neumática 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 de 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 el fondo 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 ser sustituida y reparada con frecuencia. Esta válvula neumática de diafragma se utiliza para aplicaciones como lodos, agua, líquidos viscosos y otras aplicaciones que necesitan reducir la obstrucción. 

Válvula de diafragma neumática de proceso 

Son válvulas neumáticas de diafragma que se utilizan habitualmente para regular, iniciar o detener el flujo de fluidos. 

Válvula neumática de diafragma sanitaria

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

Válvula de diafragma neumática de 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 de diafragma neumática de cierre

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

Válvula solenoide de diafragma neumática

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

Criterios de selección de la válvula de diafragma neumática 

Tamaño de la válvula 

Las válvulas de diafragma neumáticas se utilizan a menudo en aplicaciones de estrangulamiento. Por ello, 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 pasar por el sistema. Para ello, debe averiguar los detalles del flujo de fluido y su viscosidad o gravedad específica, así como el caudal necesario. A continuación, hay que averiguar la presión y la temperatura máximas de salida/entrada, además de la capacidad de la válvula requerida y las fuerzas necesarias 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 caída de presión 

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 flujo de fluido. Además, determine los rangos de presión que la válvula de diafragma neumática puede experimentar cuando el sistema funciona. Esto ayuda a seleccionar una válvula de seguridad que pueda operar dentro de todo el rango. 

Tipo de válvula de diafragma neumática y actuador

Utilizando los detalles anteriores para los parámetros de selección de la válvula, calcule el diafragma a utilizar para el flujo de su fluido de proceso. A continuación, determine si el vástago y el cuerpo de la válvula de diafragma neumática pueden estar expuestos a los medios o si deben estar separados. 

Tipo de conexión, características y material 

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

Aplicaciones de la válvula de diafragma neumática

• Las válvulas de diafragma neumáticas se utilizan en los sistemas de fabricación de productos farmacéuticos. 
• Se utilizan en la planta de tratamiento de aguas. 
• Se utilizan en el procesamiento de alimentos y bebidas. 
• Las válvulas de diafragma neumáticas se utilizan en las plantas de procesamiento químico. 
• Se utilizan en aplicaciones corrosivas. 
• Se utilizan en servicios de vacío. 
• Las válvulas de diafragma neumáticas se utilizan en plantas de generación de energía.
• Se utilizan para regular el aire y el agua limpios o sucios. 

Ventajas de una válvula de diafragma neumática 

• 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. 
• Proporcionan un servicio estanco a las burbujas. 
• Las válvulas de diafragma neumáticas no tienen bolsas que puedan atrapar contaminantes. 
• Ofrecen el mejor servicio en lodos y fluidos viscosos. 
• Las válvulas de diafragma neumáticas son una excelente opción 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 y alimentos, entre otras aplicaciones. 

Desventajas de una válvula de diafragma neumática

• El vertedero de la válvula de diafragma neumática puede causar una tubería de drenaje incompleta. 
• Estas válvulas pueden restringir la presión hidrostática. 
• La válvula de diafragma neumática debe tener su cuerpo hecho de un buen material resistente a la corrosión. 
• Estas válvulas no son apropiadas para aplicaciones de alta presión, como por ejemplo, por encima de 300 psi. 
• Estas válvulas pueden corroerse si se utilizan en servicios de estrangulamiento pesado que tienen contaminación. 
• Estas válvulas sólo se pueden utilizar para aplicaciones de temperaturas moderadas de alrededor de 400 oF.
• Las válvulas de diafragma neumáticas no funcionan perfectamente en las operaciones multivueltas. 

Solución de problemas de la válvula de diafragma neumática

Rotura en el diafragma 

• Los plásticos fluorados, el caucho envejecen el diafragma. Hacer una sustitución periódica. 
• Presión de operación muy alta que aplasta el diafragma. Reducir la fuerza de accionamiento y comprobar la marca de cierre. 
• Materiales extraños obstruidos entre el asiento de la válvula y el diafragma, desgastan 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. 

Fallo de funcionamiento

• Caída del disco y del diafragma. Evite la apertura demasiado alta. Evite la caída haciendo una reparación oportuna o sustituyendo el diafragma. 
• El disco y la conexión del vástago de la válvula se han desprendido o se han roto. Comprobar el desgaste y los métodos de desmontaje. Cuando una abertura no se abre más allá del punto muerto. Repare la caída. 
• Tapa de la válvula de diafragma neumática desgastada y tuerca del vástago y junta del vástago. Para evitarlo, asegúrese de limpiar regularmente, cubra 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 líquido

• Esto puede deberse a la acumulación de suciedad en el diafragma. Enjuague la válvula neumática de diafragma. Elimine la suciedad que pueda estar obstruida en el diafragma. 

Resumen:

Las válvulas de diafragma neumáticas son válvulas de diafragma que emplean válvulas neumáticas para mejorar el control del flujo de fluido. 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 la tasa de flujo 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 de la válvula y el indicador de posición. Los vástagos de las válvulas pueden ser de tipo roscado o de pistón.

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

Las válvulas de diafragma neumáticas 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 agua. Estas válvulas tienen unas características magníficas que las hacen útiles en muchas aplicaciones industriales. Las ventajas de estas válvulas incluyen la capacidad de ser estancas a las burbujas, ser utilizadas en lodos y fluidos viscosos, no permitir impurezas, alta resistencia química y poder atrapar contaminantes. Estas válvulas pueden trabajar para presiones moderadas de 300 psi. Sin embargo, estas desventajas no pueden superar las ventajas de las válvulas de diafragma neumáticas.