Válvula de diafragma tipo Weir

¿Qué es una válvula de diafragma de tipo Weir? 

La válvula de diafragma de 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 recorrido del diafragma se reduce desde la apertura total hasta la posición de cierre total. De este modo, 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 de 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 Weir

¿Cómo funciona la válvula de diafragma de 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 a la membrana, lo que hace que ésta también se mueva hacia arriba. Cuando el diafragma se mueve hacia arriba, el flujo de fluido aumenta. Para reducir el caudal o cerrar completamente el flujo, el vástago se gira y se mueve hacia abajo. El vástago transfiere entonces el movimiento hacia abajo al compresor, que también presiona el diafragma hacia abajo para reducir el caudal o cerrar completamente el flujo de fluido. 

Tipos de válvulas de diafragma tipo Weir 

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

Válvulas de diafragma manuales

Se trata de válvulas de diafragma de tipo vertedero con una manivela o volante que se utiliza para aplicar el par. El par aplicado se utiliza para hacer girar el vástago y así moverse linealmente para alterar el flujo del fluido. Este tipo de válvulas de diafragma de presa 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 así aumentar la velocidad de cierre o apertura. A pesar de que estas válvulas son manuales, también pueden tener otras características importantes como la indicación de posición, el ajuste de la carrera y los interruptores para la retroalimentación eléctrica para mejorar la comodidad de la operación. 

Figura: Válvula de diafragma de vertedero manual.

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. Mediante el uso de un actuador eléctrico, estas válvulas pueden funcionar de forma reversible, es decir, cerca del diafragma y viceversa. 

Figura: Válvula de diafragma de tipo vertedero eléctrico

Válvula de diafragma neumática de presa 

Son válvulas de diafragma de tipo vertedero que utilizan la presión del aire para abrir o cerrar el flujo de 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, por lo tanto, se reduzca el caudal de fluido o se cierre la válvula según sea necesario. Por el contrario, el suministro de aire en la cámara inferior hace que el vástago del pistón se mueva hacia arriba y, por tanto, aumente el caudal de fluido. El pistón y el vástago tienen juntas tóricas que ayudan a garantizar que no haya fugas de aire en las cámaras del pistón. 

Válvula de diafragma hidráulica de 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 se utilizan a menudo en aplicaciones de baja velocidad. 

Válvula de diafragma de tipo vertedero térmico

Son válvulas que utilizan el cambio de temperatura para cerrar o abrir las válvulas para 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 hecho de material elastomérico y flexible. Se ha comprobado que estos materiales limitan la presión y la temperatura 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) 

Es un elastómero sintético de uso general. Tiene una buena resistencia a la corrosión. Puede manejar alcoholes, álcalis y ácidos. Este material es resistente al ozono. Sin embargo, este material no es compatible con los productos petrolíferos. Las válvulas de diafragma de este material pueden trabajar entre -28 oC y 110 oC. Este material también es bueno cuando la válvula de diafragma tipo presa se utiliza en aplicaciones de esterilización. 

Politetrafluoroetileno (PTFE)

El PTFE es un fluoropolímero sintético. Este material tiene una magnífica resistencia química y a la corrosión, adecuada para manejar 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 y 1649 oC. El material PTE se hace fuerte 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 que se utiliza a menudo para fabricar diafragmas. Es conocido por su buena resistencia a la abrasión y a la corrosión. Este material puede manejar fluidos con aceites arrastrados, álcalis, ácidos, explosivos, petróleo y fertilizantes. Un diafragma para una válvula de diafragma de tipo vertedero hecho de este material puede trabajar a temperaturas entre -28 oC y 93 oC.

Caucho butílico 

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

Caucho de nitrilo 

Este material es resistente a la abrasión y tiene una gran resistencia. Este material puede manejar 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 entre -25 oC y 57 oC.

Caucho natural 

Este material puede soportar álcalis y ácidos y es resistente a la abrasión. Los diafragmas de caucho natural se utilizan a menudo en ácidos minerales diluidos, abrasivos y en la elaboración de cerveza. Estos diafragmas pueden trabajar 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 de tipo vertedero. La fabricación del bonete de un material menos resistente a la corrosión estará bien porque el bonete estará protegido de la parte húmeda de la válvula. El revestimiento liso del diámetro interior de la válvula de diafragma tipo 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 hecho de un material resistente a la corrosión y que pueda ofrecer esterilización. Para mejorar un cierto grado de sanidad, se pueden utilizar materiales antimicrobianos como el bronce y el latón. Algunos de los materiales del cuerpo de la válvula más utilizados para las válvulas de diafragma de tipo vertedero son el hierro fundido, el acero inoxidable, el acero fundido, el bronce, el latón, el PVC, la fundición dúctil, el CPVC y el U-PVC. 

Factores que se tienen en cuenta al seleccionar una válvula de diafragma tipo presa 

Coeficiente de flujo 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 flujo 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 de fluido a la velocidad de flujo adecuada. Aumentando el recorrido del vástago y la apertura de la válvula se incrementa el coeficiente de flujo 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 de tipo vertedero y la caída de presión de todo el sistema es muy pequeña, entonces la diferencia de caudal también sería muy pequeña hasta un punto en el que la válvula está completamente cerrada. Por lo tanto, una válvula de diafragma de apertura rápida o de acción rápida será de gran ayuda.

Capacidad de alcance

Esta es una propiedad de las válvulas de diafragma de tipo vertedero que se mide en términos de una relación entre el caudal máximo y el mínimo que se puede controlar. 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 la válvula 

Esta consideración es importante para las válvulas de diafragma tipo presa destinadas a la estrangulación. El volumen necesario que se espera que pase por la válvula debe ser d

Ventajas de las válvulas de diafragma de tipo vertedero 

• Las válvulas de diafragma de tipo vertedero tienen muchos revestimientos que les ayudan a resistir los daños químicos. 
• Estas válvulas ofrecen un servicio estanco 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 tipo weir 

• Las válvulas de diafragma de tipo vertedero tienen un vertedero que puede causar el drenaje completo de la tubería. 
• Si el cuerpo de esta válvula no está hecho 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 estrangulamiento muy contaminados.

Aplicaciones de las válvulas de diafragma tipo weir 

• Las válvulas de diafragma de tipo vertedero se utilizan en una aplicación con corrosión, ya que no ceden a la corrosión.
• Estas válvulas se utilizan para regular el flujo de aire o líquidos limpios o sucios. 
• 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. 
• Se utilizan en sistemas de producción farmacéutica. 
• Se utilizan en el procesamiento de productos químicos. 

Solución de problemas de las válvulas de diafragma de tipo Weir

No hay flujo o no hay suficiente flujo

• La válvula está parcial o totalmente cerrada. Compruebe la posición de la válvula. 
• No se ha retirado la empaquetadura/protección de la válvula; retírela.
• 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 presa e instálela según las instrucciones del fabricante. 

No se puede alcanzar la posición de apertura o cierre total 

• Rotación incorrecta del volante. Gire el volante en la dirección correcta. El sentido de las agujas del reloj es para el cierre. 
• La rosca del bonete o del vástago está dañada o atascada. Inspeccione y engrase o limpie las piezas. Si es necesario, sustituya la pieza dañada. 
• Alta presión. Compruebe las condiciones de trabajo. Una válvula de diafragma tipo vertedero de gran tamaño puede necesitar un alto par de torsión si se opera bajo alta presión. 
• La válvula de diafragma de tipo vertedero está en una posición difícil para que los trabajadores apliquen la fuerza. Mantenga la válvula en una buena posición para facilitar su operación. 
• 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

• Puede 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 si es 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 una acción de sellado. El diafragma de la válvula de diafragma tipo presa debe estar hecho de un material resistente que pueda soportar aplicaciones de alta presión y vacío. Algunos de los materiales utilizados para fabricar el diafragma son el caucho revestido o el caucho sin revestir, como el Viton, el caucho natural y el plástico fluorado, como el PTFE y el 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 suele utilizarse para controlar el flujo 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 tipo Weir pueden estar en fluidos radioactivos, peligrosos, abrasivos y corrosivos. Debido a la resistencia de estas válvulas y a su capacidad para trabajar con fluidos peligrosos y corrosivos, se utilizan en muchas industrias como la farmacéutica, el servicio de vacío, el procesamiento de productos químicos, el procesamiento de bebidas, el agua desmineralizada, los fluidos corrosivos como los ácidos y los álcalis, y en la generación de energía, entre otras.