Válvula de titanio

¿Qué es una válvula de titanio?

Una válvula de titanio es una válvula fabricada con material de titanio. El color del titanio es plateado, al igual que el de la válvula. El titanio es un metal único con una magnífica combinación de propiedades físicas, químicas y mecánicas. Los fabricantes de válvulas de titanio utilizan el titanio en su estado metálico o lo alean con otros elementos para mejorar sus propiedades y fabricar así válvulas más avanzadas. La resistencia a la corrosión y la elevada relación resistencia/densidad son las principales propiedades que hacen que las válvulas de titanio sean altamente preferibles. Como tal, produce válvulas muy resistentes y ligeras. El bajo peso se atribuye a la baja densidad del material de titanio, 4540 kg/m³ , en comparación con el acero, 7750 kg/m³ . El material de titanio resiste mejor al acero. Esto se debe a que se combina con el oxígeno para formar óxido de titanio, que es pasivo y tenaz y no se desprende como el óxido del acero.

Figura: Válvula de titanio.

¿Cómo funciona una válvula de titanio?

Existen varios tipos de titanio utilizados en diferentes aplicaciones industriales y domésticas. El principio básico de funcionamiento de una válvula de titanio es el mismo. La válvula funciona teniendo al menos un componente de cierre. El componente de cierre es responsable de abrir y cerrar el flujo de fluido a través de la válvula. El componente de cierre cierra o abre la válvula al ser activado por un volante o una palanca de mano en el caso de las válvulas manuales. En las válvulas automáticas y semiautomáticas, un actuador activa el componente de cierre para permitir o detener el flujo de fluido según sea necesario.

Tipos de válvulas de titanio

Válvula de bola de titanio

Una válvula de bola de titanio está diseñada con un componente en forma de bola que cierra y abre el paso del fluido. La bola tiene un orificio en el centro por donde pasa el fluido. La posición de la bola se controla mediante un volante o actuador.

Figura: Válvula de bola de titanio.

Este tipo de válvula puede controlar, guiar, dirigir y modular diferentes fluidos. Este tipo de válvula también se conoce como válvula de cuarto de vuelta porque se abre o se cierra girando el volante en un ángulo de 90^o grados. Cuando el volante da un cuarto de vuelta, la bola da un cuarto de vuelta similar, y así el orificio de su centro queda alineado con una tubería conectada a la válvula. De este modo, el fluido encuentra el hueco de la válvula y fluye hacia el sistema de tuberías. Este tipo de válvula es muy fiable y tiene una larga vida útil. También puede accionarse mediante actuadores neumáticos o eléctricos para sistemas de tuberías automatizados o semiautomatizados. Sin embargo, los fabricantes de válvulas de titanio no recomiendan esta válvula para la estrangulación.

Figura: Funcionamiento de una válvula de bola de titanio.

Las ventajas de utilizar válvulas de bola de titanio son:

• Diseño sencillo y compacto que facilita la reparación, el mantenimiento y la limpieza.
• Versátiles en tamaño, se adaptan a diferentes caudales en distintas aplicaciones.
• Fácil de instalar, montar y desmontar.
• Alto caudal y baja caída de presión. Bajas pérdidas de carga de la bomba a lo largo del sistema de tuberías.
• Rápidas de accionar, ya que sólo necesitan un cuarto de vuelta para iniciar y detener el flujo de fluido.
• Sella perfectamente el flujo de fluido en su estado cerrado sin ninguna fuga.

Sin embargo, esta válvula tiene algunas desventajas, que son:

• Se abren y cierran con rapidez, lo que provoca sobrepresión y golpes de ariete.
• Alto índice de desgaste de la bola utilizada para detener el flujo.

Válvula de retención de titanio

Esta válvula se utiliza para impedir que el fluido retroceda en un sistema de tuberías. Esta válvula no tiene un actuador o volante manual común en otras válvulas. Está diseñada para funcionar automáticamente sin necesidad de un operario. También se conoce como válvula antirretorno, de pie o unidireccional. Los fabricantes de válvulas antirretorno de titanio diseñan esta válvula para permitir el flujo de fluido en una sola dirección, es decir, desde el lado de succión hasta el lado de descarga. La válvula siempre detiene cualquier intento de retroceso del fluido. Esta válvula utiliza un componente de disco o bola para detener el retroceso del fluido.

Figura: Válvula de retención de titanio.

Esta válvula funciona según el principio de la diferencia de presión. La válvula se abre cuando el fluido que fluye por el lado de aspiración tiene una presión elevada, es decir, cuando la bomba está suministrando fluido. La alta presión del lado de aspiración actúa sobre el disco o la bola de la válvula, obligándola a levantarse. Este proceso deja la válvula abierta y, por tanto, el fluido fluye. El fluido sigue fluyendo hasta que se reduce la presión de aspiración o se apaga la bomba. Si se apaga la bomba, la presión de aspiración se reducirá a cero y el fluido retrocederá. Sin embargo, utilizando una válvula de retención, nada del líquido fluirá hacia atrás porque los fabricantes de válvulas de retención de titanio diseñan esta válvula con una alta sensibilidad a los cambios de presión y flujo del fluido. De este modo, cualquier reflujo se detendrá inmediatamente después de que se detenga el flujo hacia delante. Este tipo de válvula es adecuada para diversas aplicaciones, como alimentación y bebidas, suministro de agua, sistemas de calderas y productos farmacéuticos.

Figura: Funcionamiento de una válvula de retención de titanio.

Las ventajas de esta válvula son:

• Funcionamiento automático.
• Más económicas que otras válvulas que deben llevar actuador o volante.
• Tamaño versátil que se adapta a diferentes caudales.
• Baja caída de presión que evita grandes pérdidas de carga.
• Rápido de manejar.
• Sin reflujo y, por tanto, sin contaminación en la parte anterior del sistema de tuberías.

Las desventajas de esta válvula son:

• Adecuado para un solo sentido de flujo.
• Propenso a los golpes de ariete.
• No es ideal para flujo pulsante.

Válvula de compuerta de titanio

Esta válvula funciona mediante un componente rectangular o en forma de cuña conocido como disco o compuerta. El disco se encarga de cerrar y abrir el paso del fluido a través de la válvula. Este tipo de válvula es el más adecuado para tuberías de gran diámetro a partir de 2 pulgadas. Esta válvula se acciona mediante un volante manual o un actuador neumático o eléctrico. Los fabricantes de válvulas de titanio no recomiendan esta válvula para su uso en estrangulación. Esto es porque, la alta presión en el fluido puede causar erosión o daños en la compuerta de la válvula y por lo tanto reducir su vida útil drásticamente.

Figura: Válvula de compuerta de titanio.

El fabricante de válvulas de compuerta de titanio diseña esta válvula con tres componentes principales: cuerpo, bonete y guarnición. El embellecedor está formado por el disco, los asientos y el vástago. El cuerpo conecta la válvula a la tubería, mientras que el bonete contiene las partes móviles de la válvula. La válvula funciona girando varias veces el volante. El vástago transforma la rotación del volante en un movimiento lineal hacia arriba y hacia abajo para permitir que el disco abra y cierre el paso del fluido, respectivamente.

Figura: Funcionamiento de una válvula de compuerta de titanio.

Las ventajas de las válvulas de compuerta de titanio son:

• Adecuado para el flujo bidireccional de fluidos.
• Baja caída de presión, lo que aumenta la eficacia del flujo.
• Permite una presión elevada y un caudal de fluido importante.
• Capacidad de cierre perfecta sin fugas de fluido.

Las desventajas de las válvulas de compuerta de titanio son:

• No es ideal para estrangular el flujo de fluido.
• Funcionamiento lento. Necesita más de una vuelta para abrir o cerrar completamente el paso del fluido.

Válvula de globo de titanio

Se trata de una válvula de titanio diseñada con un cuerpo de forma esférica. Esta válvula es similar a la válvula de compuerta. Sin embargo, esta válvula es fácil de manejar ya que necesita menos número de vueltas que una válvula de compuerta de titanio. El componente utilizado para cerrar y abrir el flujo de fluido es un disco. Los fabricantes de válvulas de globo de titanio diseñan esta válvula para su uso en el cierre y la estrangulación del flujo de fluido. La válvula está diseñada para provocar dos cambios en la dirección del flujo de fluido, lo que provoca una alta resistencia al flujo y, por tanto, una alta caída de presión, a diferencia de otras válvulas de titanio.

Figura: Válvula de globo de titanio.

Una válvula de globo de titanio consta de un disco que se mueve hacia arriba y hacia abajo para iniciar, detener o regular el flujo de fluido. Cuando se gira el volante en el sentido de las agujas del reloj, el disco se mueve hacia arriba, dejando la válvula abierta para el paso del fluido. Cuando el volante se gira en sentido contrario a las agujas del reloj, obliga al disco a moverse hacia abajo y, por tanto, detiene el flujo de fluido.

Figura: Funcionamiento de una válvula de globo de titanio.

Las ventajas de las válvulas de globo de titanio son:

• Adecuado para estrangular el flujo de fluido.
• Fiable en aplicaciones de cierre, ya que no permite fugas de fluido.
• Rápido de accionar en comparación con la válvula de compuerta.
• Disponible en varios modelos para diferentes aplicaciones.

Desventajas:

• Caída de alta presión.
• De gran peso.
• Necesita un par elevado para funcionar.

Válvula de mariposa de titanio

Esta válvula emplea un movimiento de un cuarto de vuelta para abrir, regular o cerrar el paso del fluido. Consta de un disco a lo largo del paso del fluido. Este disco controla el caudal de fluido. Se utiliza un volante, un actuador neumático o eléctrico para accionar el disco a través de un vástago de válvula.

Figura: Válvula de mariposa de titanio.

La válvula de mariposa de titanio funciona de forma similar a la válvula de bola. Sin embargo, se prefiere la válvula de mariposa porque es fácil de usar y ligera de peso. Además, esta válvula no utiliza una bola como componente de cierre, sino un disco. El flujo de fluido se inicia cuando el volante gira 90 grados en el sentido de las agujas del reloj^o . Como tal, el disco de la válvula gira, haciéndolo paralelo a la dirección del flujo del fluido. El flujo de fluido se detiene cuando el volante se gira en la dirección opuesta, lo que hace que el disco gire un cuarto de vuelta y se vuelva perpendicular a la dirección del flujo de fluido. En este estado, el flujo de fluido se detiene. Cuando el volante se gira parcialmente en el sentido de las agujas del reloj, obliga al disco a dejar un pequeño espacio para el flujo del fluido.

Figura: funcionamiento de una válvula de mariposa de titanio.

Ventajas de las válvulas de mariposa de titanio:

• Flujo de fluido fácil y rápido de abrir y cerrar.
• Adecuado para la manipulación de fluidos limpios y con lodos.
• Relativamente barato.

Desventajas:

• No es adecuado para estrangular cuando hay mucha presión.
• Propenso a la cavitación.

Aplicaciones de las válvulas de titanio

• Estas válvulas se utilizan en la industria del petróleo y el gas.
• Se utilizan en las industrias petroquímica y química debido a su excelente resistencia a la corrosión.
• Las válvulas de titanio se utilizan en centrales eléctricas de vapor.
• Se utilizan en el suministro de agua municipal y comercial.
• Las válvulas de titanio se utilizan en el tratamiento de aguas y la industria alimentaria.

Ventajas de las válvulas de titanio

• Las válvulas de titanio son más ligeras que las de acero.
• Tienen una gran resistencia mecánica.
• Estas válvulas presentan una excelente resistencia a la corrosión incluso ante fluidos adversos como el agua clorada, el ácido sulfúrico y el agua regia, entre otros.
• Las válvulas de titanio son versátiles en tamaño y, por tanto, adecuadas para diversos caudales.
• Tienen altos puntos de fusión adecuados para aplicaciones de alta temperatura.
• Son muy resistentes a los daños por impacto.

Desventajas de las válvulas de titanio

• Estas válvulas son más caras que las de acero, bronce y latón.

Resolución de problemas en válvulas de titanio

No hay flujo de fluido a través de la válvula

• Obstrucción en el lado de aspiración de la tubería. Compruebe la tubería y elimine cualquier material que pueda estar causando una obstrucción.

Fuga entre la válvula y la conexión de la tubería

• Conexión floja. Apriete los pernos y tuercas que conectan la válvula a la tubería.
• Junta desgastada. Sustituya la junta.

Fuga a través del cuerpo de la válvula

• Conexión floja. Apriete los tornillos del cuerpo de la válvula.
• Juntas desgastadas. Sustituya las juntas.
• Presión de fluido elevada. Utilice la válvula a la presión de fluido recomendada por el fabricante de la válvula de titanio. 

Volante/maneta difícil de accionar

• Materiales extraños en la válvula. Desmonte la válvula y retire los materiales extraños.
• Vástago de la válvula dañado. Sustituya el vástago.

La válvula no se cierra completamente

• Disco desgastado. Sustituya el disco.
• Asientos de válvula desgastados. Sustituya los asientos.
• Materiales extraños en la válvula. Desmonte la válvula y limpie los materiales.

Resumen

Las válvulas de titanio son válvulas fabricadas con material de titanio. Estas válvulas tienen unas características magníficas necesarias en la mayoría de las industrias. La válvula funciona mediante un componente de cierre que permite o cierra el flujo de fluido según sea necesario. El componente de cierre se activa para funcionar mediante un volante o actuador a través de un vástago de la válvula. La válvula puede ser automática, semiautomática o totalmente manual. Los fabricantes de válvulas de titanio producen varios tipos de válvulas, como válvulas de retención de titanio, válvulas de compuerta de titanio, válvulas de bola de titanio, válvulas de mariposa de titanio y válvulas de globo de titanio, entre otras. Estas válvulas se utilizan en aplicaciones industriales que implican medios corrosivos, alta temperatura y alta presión. Estas aplicaciones incluyen centrales eléctricas, químicas y petroquímicas, petróleo y gas, y suministro de agua, entre otras.

Estas válvulas se prefieren a otras porque son ligeras de peso, de alta resistencia, resistentes a altas temperaturas, versátiles en tamaño, de alta resistencia al impacto y excelente resistencia a la corrosión. Sin embargo, las válvulas de titanio son más caras que las de acero, bronce y latón.