¿Cómo manejan las válvulas de globo la cavitación y la erosión, particularmente en sistemas con presión fluctuante o altas velocidades de flujo?

La cavitación es un fenómeno que ocurre cuando la presión dentro del Válvula de globo cae por debajo de la presión de vapor del fluido, lo que provoca la formación de burbujas de vapor. A medida que estas burbujas viajan a través del sistema y colapsan al encontrarse con áreas de mayor presión, generan intensas ondas de choque. Estas ondas de choque pueden dañar los componentes internos de la válvula, como el asiento y la moldura de la válvula, lo que provoca erosión, fugas y pérdida del rendimiento de la válvula con el tiempo. Las válvulas de globo, debido a su diseño que normalmente incorpora un control de flujo más preciso, pueden ser propensas a la cavitación en condiciones de alta velocidad de flujo o caídas rápidas de presión. Para mitigar la cavitación, las válvulas de globo a menudo cuentan con diseños que permiten reducciones de presión más graduales, como asientos de válvula más grandes o estrangulamiento de múltiples etapas. En algunos casos, las válvulas Globe también están equipadas con molduras anticavitación que ayudan a controlar la formación de burbujas de vapor al permitir una caída de presión controlada en múltiples etapas. Esto ayuda a minimizar las intensas ondas de choque asociadas con la cavitación.

La erosión dentro de las válvulas de globo generalmente es causada por flujos de alta velocidad o la presencia de partículas abrasivas, que pueden desgastar las superficies internas de la válvula, particularmente el asiento y el tapón. Esto es común en sistemas que tratan con lodos, líquidos con sólidos suspendidos o gases que transportan partículas. En tales condiciones, las partículas abrasivas provocan una pérdida gradual de material, lo que lleva a una disminución en la eficiencia del sellado de la válvula, fugas y, en última instancia, fallas de la válvula. Para reducir la erosión, las válvulas de globo se pueden construir con materiales que exhiban una resistencia superior al desgaste, como aceros inoxidables endurecidos, revestimientos cerámicos o materiales compuestos que tengan una alta resistencia a la abrasión. Las válvulas de globo se pueden diseñar con componentes internos aerodinámicos para reducir la turbulencia, lo que puede aumentar la velocidad del flujo y exacerbar la erosión. Al crear trayectorias de flujo más suaves y optimizar la geometría interna, la válvula puede manejar caudales altos de manera más efectiva y al mismo tiempo reducir el potencial de desgaste excesivo. La incorporación de componentes de moldura reemplazables, como asientos y tapones de válvulas, permite un mantenimiento rentable, ya que estas piezas se pueden reemplazar cuando se desgastan, prolongando la vida útil general de la válvula.

Las presiones fluctuantes en los sistemas de fluidos pueden causar desafíos importantes para las válvulas de globo, ya que los picos o caídas de presión pueden provocar inestabilidad en el flujo, lo que potencialmente causa cavitación, erosión y rendimiento errático de la válvula. En los sistemas de alta presión, las reducciones repentinas de presión pueden provocar la formación de burbujas de vapor, mientras que los picos de presión pueden provocar una tensión excesiva en los componentes de la válvula. Las válvulas de globo, con sus capacidades precisas de control de flujo, generalmente están mejor equipadas para manejar presiones fluctuantes en comparación con otros tipos de válvulas. Sin embargo, cuando las fluctuaciones son extremas o frecuentes, las válvulas de globo pueden requerir diseños de molduras especiales, como molduras anticavitación, molduras reductoras de presión o válvulas de estrangulamiento, que permiten un mejor control sobre las variaciones de presión. Estos recortes especializados regulan la caída de presión a través de la válvula de manera más efectiva, minimizando los cambios rápidos de presión y reduciendo así el riesgo de cavitación.

Las altas velocidades de flujo pueden exacerbar tanto la cavitación como la erosión dentro de las válvulas de globo. Cuando el fluido se mueve a alta velocidad, particularmente en sistemas con diámetros de tubería limitados, las fuerzas de corte que actúan sobre los componentes internos de la válvula pueden acelerar el proceso de desgaste. Esto es particularmente problemático cuando los fluidos contienen sólidos suspendidos o partículas abrasivas. Para manejar altas velocidades de flujo, las válvulas de globo pueden equiparse con opciones de ajuste especiales diseñadas para adaptarse a tales condiciones. Por ejemplo, las válvulas pueden estar equipadas con asientos y tapones de válvulas más grandes o reforzados que puedan soportar el mayor desgaste causado por flujos de alta velocidad. Optimizar la geometría interna de la válvula —por ejemplo, proporcionando una transición más gradual para la trayectoria del flujo— puede reducir la turbulencia y los picos de velocidad localizados que provocan un desgaste excesivo. Otra consideración importante es garantizar que la válvula tenga el tamaño correcto para el caudal. Si una válvula de globo tiene un tamaño excesivo para la aplicación, puede provocar velocidades de flujo excesivas dentro de la válvula, lo que provoca cavitación y erosión.