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Qué es el Fenómeno de Cavitación en Válvulas
Creado 03.20
¿Qué es el Fenómeno de Cavitación?
Así como el sonido puede tener un impacto negativo en el cuerpo humano, ciertas frecuencias pueden causar estragos en el equipo industrial. Cuando la válvula de control se selecciona adecuadamente, existe un mayor riesgo de cavitación, lo que provocará altos niveles de ruido y vibración que pueden causar daños muy rápidos en los componentes internos de la válvula y en las tuberías posteriores. Además, los altos niveles de ruido a menudo causan vibraciones que pueden dañar tuberías, instrumentos y otros equipos.
Con el paso del tiempo, la válvula degrada sus componentes, y la cavitación generada por la válvula causa graves daños al sistema de tuberías. Este daño es causado principalmente por la energía de vibración y ruido, que acelera el proceso de corrosión. La formación y colapso del flujo de constricción cerca y aguas abajo de la burbuja generada por la vibración de gran amplitud de alto nivel de ruido reflejado por la cavitación. Si bien esto suele ocurrir con las válvulas de bola y las válvulas rotativas en el cuerpo de la válvula, en realidad puede ocurrir en una sección corta de cuerpo tipo oblea de alta recuperación de la válvula de bola en forma de V, específicamente en el lado aguas abajo de la tubería de la válvula de mariposa. Cuando la válvula está sometida a tensión en una posición, es fácil que se produzca cavitación, lo que provoca fugas en la tubería y reparaciones de soldadura de la válvula, y la válvula no es adecuada para esta sección de la tubería.
Ya sea que la cavitación ocurra dentro o aguas abajo de la válvula, el equipo en la zona de cavitación puede sufrir daños extensos. Las estructuras de lámina ultrafina, resorte y voladizo de sección pequeña, y la vibración de gran amplitud pueden excitar fallas de oscilación. Los puntos de falla frecuentes se encuentran en instrumentación como manómetros, transmisores, termopozos, medidores de flujo y sistemas de muestreo. Los actuadores, posicionadores y finales de carrera que contienen resortes sufrirán un desgaste acelerado, y los soportes de montaje, sujetadores y conectores se aflojarán y fallarán debido a la vibración.
La microcorrosión, que ocurre entre las superficies de desgaste expuestas a la vibración, es común en válvulas cercanas a la cavitación. Esto crea óxidos duros que actúan como desgaste abrasivo entre las superficies de desgaste. El equipo afectado incluye válvulas de aislamiento y retención, además de válvulas de control, bombas, tamices rotatorios, muestreadores y cualquier otro mecanismo rotatorio o deslizante.
Las vibraciones de alta amplitud también pueden agrietar y corroer las partes metálicas de las válvulas y las paredes de las tuberías. Partículas metálicas dispersas o materiales químicos corrosivos pueden contaminar el medio en la tubería, lo que puede tener un impacto significativo en las tuberías de válvulas sanitarias y los medios de tuberías de alta pureza. Esto tampoco está permitido.
La predicción de fallos por cavitación en válvulas de tapón es más compleja y no es un simple cálculo de la caída de presión de bloqueo. La experiencia sugiere que es posible que la presión en la corriente principal del fluido descienda hasta el punto en que la presión de vapor del líquido cause una vaporización local y el colapso de la burbuja de vapor en el área. Algunos fabricantes de válvulas predicen fallos por erosión temprana definiendo una caída de presión de daño inicial. El método de un fabricante de válvulas para predecir el daño por cavitación se basa en el hecho de que es el colapso de las burbujas de vapor lo que causa la cavitación y el ruido. El fabricante ha determinado que se puede evitar un daño significativo por cavitación si el nivel de ruido calculado está por debajo de los límites que se enumeran a continuación.
Tamaño de válvula hasta 3" - 80 dB
Tamaño de válvula de 4-6 pulgadas - 85 dB
Tamaño de válvula de 8-14 pulgadas - 90 dB
Tamaño de válvula de 16" y mayor - 95 dB
Métodos para eliminar el daño por cavitación
Válvulas especiales diseñadas para eliminar la cavitación utilizan flujo dividido y caída de presión graduada:
"Desvío de válvula" es dividir un gran flujo en varios flujos pequeños, y diseñar la trayectoria del flujo de la válvula para que el flujo pase a través de varias pequeñas aberturas paralelas. Dado que el tamaño de la burbuja de cavitación se calcula por la abertura a través de la cual pasa el flujo. Aberturas más pequeñas generan burbujas pequeñas, resultando en menos ruido y menos daño cuando
"Caída de presión graduada" significa que la válvula está diseñada para tener dos o más puntos de ajuste conectados en serie, por lo que en lugar de la caída de presión total en un solo paso, toma varios pasos más pequeños. Menos que una caída de presión individual evita que la presión en la constricción caiga por debajo de la presión de vapor del líquido, eliminando así la cavitación de la válvula.
La combinación de etapas de derivación (shunt) y caída de presión en la misma válvula permite una mejor resistencia a la cavitación al: Durante la modificación de la válvula, la presión en la entrada de la válvula de control es mayor (por ejemplo, en el lado más aguas arriba, o a una altitud menor), lo que a veces puede eliminar la cavitación.
Además, posicionar la válvula de control en la ubicación de la temperatura del líquido y, por lo tanto, de la presión de vapor, baja (como el intercambiador de calor en el lado criogénico) puede ayudar a eliminar los problemas de cavitación.
El resumen ha demostrado que el fenómeno de cavitación de las válvulas, de hecho, no solo degrada el rendimiento y daña las válvulas. Las tuberías y equipos aguas abajo también están en riesgo. Predecir la cavitación y tomar medidas para eliminarla es la única forma de evitar el problema del costoso consumo de válvulas.
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