¿Cómo manejan las válvulas de globo cavitación y erosión, particularmente en sistemas con presión fluctuante o velocidades de alta 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 lleva a la formación de burbujas de vapor. A medida que estas burbujas viajan a través del sistema y colapsan al encontrar áreas de mayor presión, generan ondas de choque intensas. Estas ondas de choque pueden dañar los componentes internos de la válvula, como el asiento de la válvula y el borde, lo que conduce a la erosión, la fuga y la pérdida del rendimiento de la válvula con el tiempo. Las válvulas de globo, debido a su diseño que generalmente incorpora un control de flujo más preciso, pueden ser propensas a la cavitación en condiciones de alta velocidad de flujo o caídas de presión rápida. Para mitigar la cavitación, las válvulas de globo a menudo cuentan con diseños que permiten reducciones de presión más graduales, como asientos de válvulas más grandes o aceleraciones de varias etapas. En algunos casos, las válvulas de globo también están equipadas con adornos anticavitación que ayudan a controlar la formación de la burbuja de vapor al permitir una caída de presión controlada en varias etapas. Esto ayuda a minimizar las intensas ondas de choque asociadas con la cavitación.

La erosión dentro de las válvulas de globo típicamente 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 enchufe. Esto es común en los sistemas que se ocupan de lloses, líquidos con sólidos suspendidos o gases que transportan partículas. En tales condiciones, las partículas abrasivas causan pérdida gradual de material, lo que lleva a una disminución en la eficiencia de sellado de válvulas, fugas y, en última instancia, falla de la válvula. Para reducir la erosión, las válvulas de globo se pueden construir a partir de materiales que exhiben una resistencia de desgaste superior, como aceros inoxidables endurecidos, recubrimientos cerámicos o materiales compuestos que tienen alta resistencia a la abrasión. Las válvulas de globo se pueden diseñar con componentes internos simplificados para reducir la turbulencia, lo que puede aumentar la velocidad del flujo y exacerbar la erosión. Al crear rutas de flujo más suaves y optimizar la geometría interna, la válvula puede manejar altas caudales de manera más efectiva al tiempo que reduce el potencial de desgaste excesivo. La incorporación de componentes de ajuste reemplazables, como los asientos y los enchufes de la válvula, permite un mantenimiento rentable, ya que estas piezas se pueden reemplazar cuando se usan, prolongando la vida útil general de la válvula.

Las presiones fluctuantes en los sistemas de fluidos pueden causar desafíos significativos para las válvulas de globo, ya que los picos o gotas de presión pueden conducir a la inestabilidad en el flujo, lo que puede causar cavitación, erosión y rendimiento de la válvula errática. En los sistemas de alta presión, las reducciones de presión repentina pueden conducir a la formación de burbujas de vapor, mientras que los picos de presión pueden conducir a la extracción de 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 especiales de equipamiento, como adornos anticavitación, adornos reductoras de presión o válvulas de estrangulamiento, que permiten un mejor control sobre las variaciones de presión. Estos adornos especializados regulan la caída de presión a través de la válvula de manera más efectiva, minimizando los rápidos cambios de presión y, por lo tanto, reduciendo el riesgo de cavitación.

Las altas velocidades de flujo pueden exacerbar tanto la cavitación como la erosión dentro de las válvulas del 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 uso. Esto es particularmente problemático cuando los fluidos contienen sólidos suspendidos o partículas abrasivas. Para manejar velocidades de alta flujo, las válvulas de globo se pueden equipar con opciones especiales de equipamiento diseñadas para acomodar tales condiciones. Por ejemplo, las válvulas pueden estar equipadas con asientos y enchufes de válvulas más grandes o reforzados que pueden soportar el aumento del desgaste causado por los flujos de alta velocidad. La optimización de la geometría interna de la válvula, como proporcionar una transición más gradual para la ruta de flujo, puede reducir las turbulencias y los picos de velocidad localizados que conducen a un desgaste excesivo. Asegurar que la válvula tenga un tamaño correcto para el caudal es otra consideración importante. Si una válvula de globo es de gran tamaño para la aplicación, puede dar lugar a velocidades de flujo excesivas dentro de la válvula, lo que lleva a la cavitación y la erosión.