¿PVC, latón, inoxidable o acero al carbono?

Las válvulas cumplen una amplia variedad de funciones dentro de un sistema de tuberías de gas o líquido. Esto incluye controlar la tasa de flujo, encender o apagar el flujo, evitar el reflujo, así como regular y aliviar la presión. Dependiendo de las necesidades de la aplicación, hay disponible una variedad de diseños de válvulas que incluyen válvulas de tapón, de globo, de compuerta, de mariposa, de bola y muchas otras.

Sin embargo, uno de los elementos más importantes de un sistema de tuberías seguro, duradero, compatible y de fácil mantenimiento es la composición del material del cuerpo de la válvula. Una válvula puede estar sujeta a condiciones extremas de presión y temperatura. Debe ser capaz de soportar el estrés y las cargas de gases, lodos y líquidos agresivos y abrasivos. Debido a las diferencias en la composición, un material de válvula suele ser más adecuado para un proyecto que otro. Para asegurarse de que se instala el mejor material de válvula para la aplicación, es vital reconocer las características, fortalezas y debilidades de cada uno de ellos.

Seleccionar el material del cuerpo de la válvula adecuado, ya sea PVC, acero o latón, mantiene el sistema de tuberías en mejores condiciones y prolonga su vida útil funcional. Los usuarios también deben determinar los requisitos de presión y temperatura en la posición prevista de la válvula.

El latón, una aleación de zinc y cobre, es un material popular para válvulas que se utiliza en aplicaciones que van desde la industria del petróleo y el gas, aplicaciones HVAC hasta sistemas de tratamiento de agua. Más suave que el acero y, por lo tanto, más fácil de moldear, el latón también ha sido una opción preferida en aplicaciones como sistemas de plomería comerciales y residenciales.

Sin embargo, hay que tener cuidado con el uso de válvulas de latón: la FDA no aprueba el uso de válvulas de latón para aplicaciones de agua potable y alimentos y bebidas a menos que estén certificadas sin plomo.

En soluciones ligeramente ácidas o alcalinas, el latón puede perder el zinc, donde el zinc se pierde y el cobre queda en el material de la válvula. En casos leves, solo hay un cambio cosmético donde el color de la válvula cambia de amarillo a rosa. Sin embargo, una desgalvanización severa puede conducir al debilitamiento del latón y, en ocasiones, a la perforación y rotura de la válvula.

El latón es más caro que el PVC y puede resistir la corrosión mejor que las válvulas de plástico. Puede soportar más calor que el plástico, lo que convierte a las válvulas de latón en una opción óptima para los sistemas de plomería del hogar. Además, debido al material más blando, las válvulas de latón se utilizan a menudo en aplicaciones industriales y municipales más ligeras, como aplicaciones de gas natural y HVAC.

Debido a su composición química, las válvulas de latón tienden a aceptar la soldadura mejor que las válvulas de acero inoxidable, lo que hace que el latón sea más versátil y menos costoso de moldear. Las válvulas de latón pueden tener una presión nominal de hasta 3000 libras por pulgada cuadrada (psi).

Hay muchos grados de acero, pero los dos tipos más comunes utilizados en aplicaciones industriales son las válvulas de acero inoxidable y las válvulas de acero al carbono.

Una aleación de hierro mezclada con cromo y níquel, las válvulas de acero inoxidable se utilizan mejor en aplicaciones de alta presión y temperatura y ambientes corrosivos severos como refinerías de petróleo crudo, sistemas de elaboración de cerveza, procesamiento de alimentos y ambientes marinos.

La corrosión es uno de los principales problemas que pueden afectar al material del cuerpo de la válvula. Las propiedades corrosivas pueden agravarse cuando se someten a altas temperaturas y diferencias de alta presión, lo que lleva a la erosión por cavitación. Sin embargo, el acero inoxidable es un material de válvula que es más resistente al desgaste en comparación con otros materiales en las condiciones correctas y puede ser capaz de resistir esta corrosión. Esto se debe a la presencia de cromo que le da al acero inoxidable una superficie oxidada y resistente a la corrosión.

La industria de alimentos y bebidas es donde una cuidadosa selección de materiales de válvulas y tuberías es particularmente importante. Debido a los diferentes factores que deben tenerse en cuenta, como la temperatura, la presión y la viscosidad de los elementos a los que estarán expuestos los sistemas de tuberías, la necesidad de los productos más adecuados es crucial.

Las válvulas de acero inoxidable se usan comúnmente en la industria de procesamiento de alimentos, especialmente las válvulas de contacto directo. Debido a los rigurosos estándares sanitarios, se utilizan agentes de limpieza corrosivos fuertes para mantener los sistemas limpios y seguros para manipular alimentos, y cualquier material utilizado en esos sistemas debe tener una alta resistencia a esos agentes.

Además, el acero inoxidable se puede electropulir para suavizar las imperfecciones de la superficie que, de lo contrario, podrían facilitar el crecimiento bacteriano, dejando una superficie ultra limpia. Las unidades de alimentos, bebidas y productos farmacéuticos se benefician de esta característica esterilizante de las válvulas de acero inoxidable.

Las plantas de energía nuclear y fósil involucran aplicaciones críticas donde prevalecen condiciones de alta temperatura y alta presión. Aquí, las válvulas de acero inoxidable austenítico son una mejor opción. De igual manera, en las unidades de fabricación de pulpa y papel, se utilizan válvulas de acero inoxidable por sus propiedades de alta resistencia química.

Aunque son una opción más costosa que las válvulas de latón, las válvulas de acero inoxidable son duraderas, resistentes y, por lo general, muy resistentes a la corrosión. Esto le da a las válvulas de acero inoxidable una vida útil más larga, lo que las convierte en una opción rentable y de bajo mantenimiento. Las válvulas de acero inoxidable pueden tener clasificaciones de presión de hasta 10,000 psi.

El acero al carbono, también conocido como acero de baja aleación, es una mezcla de carbono, hierro y otros elementos de aleación. Dependiendo de la cantidad exacta de carbono presente en el material de acero al carbono, hay diferentes grados disponibles, que van desde acero al carbono suave a medio, alto y ultraalto. Cuanto mayor sea el contenido de carbono, más duro tiende a ser el material de la válvula. Sin embargo, a medida que gana dureza, el material pierde maleabilidad y ductilidad. El acero al carbono de rango medio y medio es maleable y puede diseñarse para adaptarse a aplicaciones específicas.

El acero al carbono se utiliza en una variedad de aplicaciones industriales, como procesos hidráulicos, plantas químicas y de energía. En aplicaciones hidráulicas, las válvulas de acero al carbono se utilizan por su alta resistencia a las tendencias corrosivas del agua y otros líquidos. Debido a su alto contenido de carbono, tiene muy buenas propiedades mecánicas y hace que el dispositivo de válvula sea más resistente y duradero. Su excelente resistencia a la tracción y valor de impacto hacen que las válvulas de acero al carbono sean perfectas en plantas industriales donde hay altas cantidades de presión.

En comparación con las válvulas de acero inoxidable, las válvulas de acero al carbono carecen de cromo, lo que las hace propensas a la oxidación, la corrosión, la decoloración y las manchas. Sin embargo, las válvulas de acero al carbono son más económicas que las de acero inoxidable. Entonces, si el proceso no requiere una alta resistencia a la corrosión, las válvulas de acero al carbono brindan una solución económica.

Las válvulas hechas de cloruro de polivinilo (PVC) son más livianas que el latón y el acero, más baratas de producir y resistentes a la corrosión, lo que las hace útiles en aplicaciones como sistemas de riego, tuberías de plomería comerciales y residenciales y entornos con cloro. Las válvulas de PVC son resistentes a la luz solar, la oxidación y tienen una compatibilidad química más amplia con ácidos, bases, soluciones salinas y solventes orgánicos.

Sin embargo, el PVC se deformará a temperaturas superiores a 140 F y esa es la temperatura operativa máxima recomendada para el PVC. Como el coeficiente de expansión térmica de los plásticos es mayor que el del latón y el acero inoxidable, el PVC no es adecuado para aplicaciones de alta temperatura. Del mismo modo, sus propiedades de menor presión de estallido los excluyen de las aplicaciones de alta presión.

Por otro lado, las válvulas de PVC funcionan bien en temperaturas cercanas o ligeramente por debajo del punto de congelación; la resistencia a la tracción del PVC aumenta a medida que disminuye la temperatura y posee cierta capacidad para expandirse bajo presión elevada. Sin embargo, tenga cuidado de evitar impactos físicos en el sistema, ya que la resistencia al impacto de los plásticos disminuye a medida que baja la temperatura y puede parecer que la fragilidad afecta los materiales de las tuberías.

En comparación con las válvulas de metal, las válvulas de PVC son una opción más ecológica, ya que se necesita menos energía para producirlas y son reciclables. Además, el PVC no se corroe tanto como otros materiales y esto da como resultado un caudal uniforme con el tiempo.

Las válvulas de PVC son relativamente fáciles y económicas de instalar, tienen una larga vida útil, incurren en menores costos de mantenimiento y tienen una mejor resistencia a la cavitación. Esta es la razón por la que las válvulas de plástico también se utilizan en sistemas de tratamiento de aguas residuales, algunos procesos químicos, alimentos y productos farmacéuticos y refinerías de petróleo.

Seleccionar el material del cuerpo de la válvula es tan importante como seleccionar el tipo de válvula. Para garantizar que el material del cuerpo de la válvula se pueda utilizar en condiciones adecuadas durante períodos más prolongados, los usuarios deben comprender los objetivos y las condiciones donde se colocará la válvula; así, pueden seleccionar el material apropiadamente.

Gilbert Welsford Jr. es el fundador de ValveMan y un empresario de válvulas de tercera generación. El enfoque de Welsford se basa en el legado que comenzó su abuelo, creció su padre y él ha ampliado. Para obtener más información, visite valveman.com.