La cavitación es un fenómeno dañino que los ingenieros deben evitar tanto en las bombas como en las válvulas de control. El daño ocurre en la garganta de la válvula cuando la presión estática local cae por debajo de la presión de vapor del fluido, lo que provoca la formación y posterior colapso de burbujas microscópicas de alta energía. El colapso de estas burbujas puede causar graves picaduras y también puede generar un ruido no deseado.
Las válvulas Equilibar tienen una geometría de garganta única con múltiples rutas de flujo paralelas que se ha demostrado que evita problemas de cavitación (picaduras y ruido).
Si su aplicación de control de flujo o control de contrapresión está experimentando problemas de cavitación, póngase en contacto con uno de nuestros ingenieros para ver si nuestros productos pueden ser adecuados para su aplicación.
Imagen de la erosión de la válvula causada por la cavitación del fluido.
Una mirada más cercana a las causas de la cavitación
Todas las válvulas de control funcionan creando una caída de presión en el asiento de la válvula. Por lo general, el flujo de fluido se acelera a una velocidad máxima en la garganta del asiento de la válvula (la vena contracta) donde el área de la sección transversal es más pequeña. A medida que el fluido se desacelera aguas abajo de la vena contracta de la garganta, una parte de esa energía cinética se vuelve a convertir en energía potencial (presión), lo que provoca una recuperación parcial de la presión.
Gráfico que muestra la reducción de la presión estática a medida que se maximiza la velocidad en la vena contracta de la válvula. Imagen cortesía de Jordan Valve.
Esta recuperación de la presión es problemática porque permite que el fluido esté brevemente a una presión inferior a la de la salida de la válvula. Para muchas aplicaciones donde la salida de la válvula está cerca de la presión de vapor del fluido, pueden producir burbujas microscópicas de cavitación en la vena contracta y luego colapsar junto con la presión recuperada.
El colapso de estas burbujas microscópicas dirige energía dañina sobre la superficie de la válvula, causando picaduras que pueden provocar fallas.
Los diferentes diseños de válvulas tienen diferentes factores de recuperación de presión, aunque todos los diseños de válvulas estándar (compuerta, mariposa, bola) se consideran sujetos a problemas de cavitación.
Soluciones tradicionales para abordar la cavitación de válvulas
Los fabricantes de válvulas han desarrollado varios medios efectivos para evitar los efectos dañinos de la cavitación en aplicaciones comunes como el agua de alimentación de calderas y otros sistemas de agua a alta presión. Estos métodos incluyen:
- El uso de múltiples válvulas en serie: la instalación de una válvula o BPR aguas abajo de una válvula de control protege la válvula aguas arriba.
- El uso de internos endurecidos como Stellite: este enfoque se usa comúnmente en vapor, pero no es adecuado para fluidos químicamente corrosivos.
- Los internos especiales están disponibles para reducir el ruido y eliminar el daño por cavitación:
- Trim (conjunto de componentes internos de una válvula) de flujo radial
- Trim de orificio enjaulado
- Trim de flujo axial
Muchos de estos diseños son mecánicamente más complejos, y estos diseños se ven más comúnmente en aplicaciones de disipación de energía más grandes, como los sistemas municipales de agua y servicios públicos. Algunos modelos están disponibles con cuerpo y molduras de acero inoxidable u otros materiales.
Equilibar como válvula anti-cavitación alternativa
Al igual que los dispositivos tradicionales, las válvulas de control Equilibar también crean una caída de presión al acelerar el fluido a un tipo de garganta cerca del punto donde se unen el diafragma y el orificio. Sin embargo, a diferencia de las válvulas tradicionales, el diseño de múltiples orificios de diafragma de sellado directo de Equilibar presenta una geometría significativamente diferente de aceleración y desaceleración del fluido.
Diseño tipico de una válvula de Equilibar
Durante los últimos 15 años, los ingenieros de Equilibar han especificado nuestros BPR para varios miles de aplicaciones de líquidos diferentes. Un análisis de los comentarios y valoraciones de los clientes durante este tiempo sugiere fuertemente que nuestras válvulas no están sujetas a daños ni ruidos en estas aplicaciones.
Para confirmar esta hipótesis, sometimos intencionalmente nuestra válvula GSD8 de 1” a una aplicación de recirculación de agua tibia de hasta 6,2 barg que se considera una aplicación de cavitación clásica. Después de 40 horas, no se observaron absolutamente signos de picaduras o daños.
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Ventajas de las válvulas Equilibar en aplicaciones de cavitación
Si bien las soluciones anti-cavitación descritas anteriormente son muy adecuadas para aplicaciones de servicios públicos y aplicaciones más grandes de disipación de alta energía, es posible que no sean adecuadas para aplicaciones químicas o de investigación altamente exigentes que:
- Requieren materiales adecuados para aplicaciones altamente corrosivas
- Requieren rangos de caudal muy amplios (turn down de 100:1 o superior)
- Requieren diseños más simples o más compactos
- Requiere características higiénicas para aplicaciones alimentarias o biofarmacéuticas
Múltiples orificios válvula Equilibar
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Los ingenieros de Rosetta Technology buscan constantemente nuevas formas de abordar los exigentes desafíos de los clientes. Si necesita una válvula de cavitación cero y las soluciones de válvulas tradicionales no se ajustan bien, póngase en contacto con nuestros ingenieros para analizar su aplicación y proponerle alternativas que eviten el daño producido por esta circunstancia.
