La mayoría de los sistemas de transporte neumático se diseñan desde el soplador hacia atrás. Se calcula el diámetro de la tubería, se cuentan los codos, se dimensiona el filtro y se encajan las válvulas en el espacio que queda. Después, el sistema funciona con un 20 por ciento más de aire del que prometía el cálculo, y la válvula se convierte en la sospechosa. Esta nota trata sobre adónde va realmente esa presión, qué aporta cada tipo de válvula y cómo comparar dos opciones antes de comprar en lugar de después de poner en marcha.

Una válvula es un elemento pequeño en una línea larga y, en un sistema de fase diluida, realmente es una pequeña parte del presupuesto total de presión. El problema es que es la parte con la geometría menos predecible. La tubería es tubería: un fabricante conoce el diámetro interior y el radio de curvatura. Una válvula tiene un cuerpo, un asiento, un actuador, una obstrucción en la trayectoria del flujo y, en un desviador, una derivación que cambia la dirección del material. Todo eso está en la línea y nada de ello aparece en el cálculo del transporte neumático a menos que alguien lo incluya.

El resultado es un sistema en el que el soplador se elige para una presión que la línea no entrega realmente. La solución rápida habitual es aumentar el volumen de aire, lo que eleva la velocidad, lo que a su vez aumenta el desgaste en cada codo aguas abajo de la válvula. Así es como un problema de caída de presión se convierte en un problema de mantenimiento dieciocho meses después.

La caída de presión solo significa algo en relación con una línea base, y la línea base la establece el modo de transporte.

Alta velocidad, baja carga de sólidos y una presión del sistema generalmente inferior a 1 bar. El material viaja en suspensión a una velocidad de entre 15 y 30 m/s, y la presión cae de forma bastante uniforme a lo largo de la línea porque la fricción está distribuida. En este modo, una válvula podría representar unos pocos por ciento del total, pero como todo el sistema opera a baja presión, unos pocos por ciento marcan la diferencia entre un soplador estándar y el siguiente tamaño superior.

Baja velocidad, alta carga de sólidos y presión del sistema de 1 a 6 bar. El material se desplaza en tapones u ondas a 3 a 8 m/s. El perfil de presión es irregular: sube mientras se forma un tapón, se mantiene mientras el tapón avanza y cae cuando se despeja. La proporción de la válvula sobre el total es menor en términos porcentuales —los números absolutos son simplemente mayores—, pero la válvula ahora se encuentra en una región de alta presión y tiene que mantener esa presión mientras opera, lo cual es un requisito mecánico más que de flujo.

Si todavía está decidiendo qué modo se adapta a su material, la comparación general está en nuestra válvulas de transporte neumático página; el resto de esta nota asume que ya ha elegido una.

Las cifras a continuación son el orden de magnitud que observamos en la práctica, expresado como longitud equivalente de tubería recta del mismo diámetro interior. Existen para permitirle comparar los tipos entre sí. No sustituyen la verificación de su propia línea y suponen una válvula completamente abierta.

De esa tabla se derivan dos cosas. La primera es que una válvula de pinza de paso total no solo tiene bajas pérdidas, sino que es casi invisible para el sistema, por lo que es común en servicio abrasivo donde no se puede permitir velocidad. La segunda es que en un desviador la pérdida de presión pertenece a la geometría de la rama en lugar de a la válvula, por lo que mover la rama o alargar la transición puede importar más que cambiar la válvula.

Nuestra válvula de pinza neumática serie VF es el caso de paso total: DN40 a DN300, cuerpo de aluminio bridado, el manguito realiza el sellado y el paso permanece continuo. Para la conmutación de líneas, la elección entre desviador de bola KFQ, desviador de enchufe KFZ y desviador de compuerta VAB generalmente se selecciona en función del servicio de sellado y la abrasión del material, y no solo de la caída de presión. Cuando se necesita un cierre compacto entre bridas, la válvula de mariposa con asiento inflable PZD intercambia una pequeña pérdida permanente por una longitud entre caras muy corta.

El aire es la parte costosa de un sistema neumático, y es costoso en proporción a la presión. Un soplador o compresor que entrega un volumen dado contra una presión mayor consume más potencia, y la relación es casi lineal dentro del rango de una máquina dada. Aumente la caída de presión de la línea en un 10 por ciento con el volumen sin cambios y pagará aproximadamente un 10 por ciento más para operar el suministro de aire, cada hora, durante la vida útil de la planta.

Ese es el argumento honesto a favor de una válvula de baja pérdida. Rara vez se gana por el precio de compra, porque una válvula de paso total suele costar más que una mariposa tipo wafer. Se gana por el coste de funcionamiento, y por el hecho de que una válvula que no añade velocidad no añade desgaste a los codos situados detrás de ella.

La fase densa cambia la aritmética. Ahí el compresor trabaja a varios bares, y el aire comprimido a esa presión cuesta considerablemente más por metro cúbico que el aire de soplador de baja presión. En fase densa, el argumento para reducir cualquier restricción es más fuerte, no más débil.

La posición importa tanto como el tipo, y es la parte que más a menudo se ignora porque el diseño lo fija la planta y no el ingeniero de transporte.

La caída de presión de una válvula no es fija de por vida. Dos cosas la modifican.

El primero es el desgaste del asiento. Un asiento de elastómero que ha recibido material abrasivo pierde su perfil, la línea de sellado se ensancha y una válvula que sellaba al inicio de la campaña comienza a tener fugas internas. En un desviador esto es peor que en una válvula de cierre, porque una rama inactiva con fugas roba aire de la rama de transporte sin manifestarse como una fuga visible.

El segundo es la hinchazón y el endurecimiento de la manga o del asiento. El caucho natural se endurece con el calor y con ciertos aceites; el EPDM resiste ambos pero se hincha en algunos servicios con hidrocarburos. Una manga endurecida se abre menos completamente a la misma presión de aire, lo que estrangula la línea de forma silenciosa. Si la capacidad de un sistema disminuye con el tiempo a lo largo de un año, revise la manga antes de culpar al soplador.

Por eso tratamos la manga y el asiento como piezas de desgaste programadas en lugar de como fallos. La selección de materiales para esas piezas se cubre con más detalle en nuestro guía de válvulas para polvos y sólidos a granel.

Antes de especificar, coloque estos cuatro números en una línea:

Si la respuesta al tercer punto es no, el argumento de la caída de presión ya está perdido: un reductor hacia una válvula más pequeña cuesta más de lo que la válvula ahorra. Esa única comprobación elimina la mayoría de las malas selecciones que vemos.

Si nos envía el material, el caudal en toneladas por hora, la distancia de transporte y un croquis de la línea con las posiciones de las válvulas marcadas, le diremos qué válvula instalaríamos en cada punto y dónde creemos que irá realmente la presión. Si la respuesta es que nuestra válvula es la elección incorrecta para una posición, se lo diremos. Escriba a zjxnjx@126.com, o consulte la gama completa en nuestra lista de productos.

ZHEJIANG XINGNENG MACHINERY CO., LTD. fabrica válvulas de pinza, válvulas desviadoras, válvulas de iris y válvulas de mariposa con asiento inflable para servicio de polvo, sólidos a granel y transporte neumático.