Por qué las válvulas criogénicas tienen el vástago largo

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03/08/2022
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Las válvulas son de muchos tipos y cada una tiene sus características especiales. Las válvulas criogénicas son uno de esos tipos de válvulas industriales que se emplean en entornos de baja temperatura. Estas válvulas están diseñadas específicamente para garantizar temperaturas y presiones extremas de modo que no funcionen mal.

Una industria del petróleo y el gas
Fuente: Pexels

A primera vista, las válvulas criogénicas tienen un capó (o vástago) más largo que el de las válvulas industriales habituales. ¿Por qué? En este artículo se explica por qué las válvulas criogénicas tienen el vástago largo y cómo ayuda a cumplir su función.

¿Qué son las válvulas criogénicas?

Las válvulas diseñadas para utilizarse a temperaturas extremadamente bajas se denominan válvulas criogénicas. Estas válvulas se fabrican específicamente para transportar fluidos a baja temperatura, como oxígeno líquido, nitrógeno, hidrógeno, gas natural licuado, etc. Las tuberías que transportan estos fluidos a baja temperatura incorporan válvulas criogénicas para controlar el caudal.

Válvulas criogénicas no sólo están diseñadas para manejar fluidos a baja temperatura, sino también gases y líquidos a alta presión. Estas válvulas se emplean ampliamente en las industrias del petróleo y el gas, petroquímica y alimentaria, entre otras. 

Una válvula de compuerta criogénica
Fuente: Pinterest

Normalmente, las válvulas criogénicas están diseñadas para transportar y almacenar fluidos que tienen una presión de hasta 52 bares y una temperatura de hasta -196℃. Resulta crucial tomar varias medidas necesarias durante la manipulación de fluidos criogénicos, ya que muchos de ellos pueden causar accidentes mortales cuando el condiciones de presión y temperatura cambio. Por eso las válvulas criogénicas se fabrican con la máxima atención: un pequeño fallo en ellas puede causar daños irreparables.

Características comunes de las válvulas criogénicas

  • Son ligeros, lo que les ayuda a transportar eficazmente fluidos a baja temperatura.
  • Las válvulas criogénicas suelen construirse con baja conductividad.
  • Estas válvulas están fabricadas para encajar en espacios reducidos. 
  • Las válvulas criogénicas se montan en una sala limpia libre de lubricantes. Esto se debe a que incluso el más mínimo rastro de material no deseado puede suponer una gran amenaza a temperaturas criogénicas.

Tipos de válvulas criogénicas

No todas las válvulas industriales son adecuadas para usos criogénicos: algunas válvulas no son adecuadas para ser diseñadas como válvulas criogénicas porque carecen de ciertas características. Algunas de las válvulas criogénicas industriales más comunes son las de bola, mariposa, compuerta y globo.

  • Válvulas de bola criogénicas - Una de las opciones más comunes para fines criogénicos, estas válvulas son la mejor opción para propiedades de cierre hermético. Aunque experimentan desgaste con facilidad, estas válvulas deben utilizarse en lugares que tengan un flujo sin restricciones.
  • Válvulas de mariposa criogénicas - Cortas y fáciles de manejar, las válvulas de mariposa criogénicas son una gran elección para aplicaciones que requieren frecuentes acciones rápidas de apertura y cierre.
  • Válvulas de globo criogénicas - Válvula de movimiento lineal con disco interno, la válvula criogénica puede ofrecer propiedades de estanquidad eficaces a largo plazo. Pero a pesar de ser duraderas, no se recomiendan para zonas de gran caudal.
Válvula de globo criogénica
Fuente: DomBor
  • Válvulas de alivio criogénicas - Estas válvulas están diseñadas para evitar los daños causados por la expansión de los fluidos en el interior de las tuberías. Cuando la presión del fluido sobrepasa el límite de seguridad, la válvula deja escapar el vapor, con lo que se mantiene la situación de presión. 
  • Válvulas de compuerta criogénicas - Como todas las demás válvulas criogénicas, la válvula de compuerta también cuenta con un bonete ampliado. Incluso en la posición totalmente abierta, la válvula crea una caída de presión mínima.

Principio de funcionamiento de las válvulas criogénicas

Se ha demostrado que el material con el que se fabrica una válvula criogénica desempeña un papel crucial en su rendimiento. Esto se debe a que las válvulas diseñadas para funcionar en condiciones normales no serán útiles a temperaturas extremadamente bajas: el metal se volverá quebradizo. Además, las válvulas normales comprometerán la calidad del sellado en una situación criogénica.

Una válvula criogénica suele colocarse en posición totalmente cerrada en una tubería, para garantizar que los fluidos criogénicos no fluyan ni se evaporen. En caso de aumento de la presión, la válvula se abre para dejar fluir el fluido. Esto reducirá la presión y evitará posibles problemas de vaporización. Una vez que la presión alcanza la cantidad deseada, la válvula se cierra rápidamente con un cierre hermético a las burbujas. De este modo, se evitan las fugas.

La estructura de una válvula criogénica debe estudiarse a fondo si se desea comprender su funcionamiento. Una de las características que definen a una válvula criogénica y la diferencian de las válvulas industriales normales es su vástago alargado. Muchos no saben por qué las válvulas criogénicas tienen el vástago largoPero para saber cómo funciones de las válvulas criogénicases fundamental comprenderlo.

La razón por la que las válvulas criogénicas tienen el vástago largo

Válvula de alivio criogénica con vástago largo
Fuente: DomBor

Muchos fluidos transportados por tuberías y válvulas criogénicas son inflamables o explosivos, o ambas cosas. Además, los fluidos pueden dilatarse cien veces su tamaño real cuando aumenta la temperatura. Esto significa que incluso una pequeña fuga o derrame puede provocar resultados desastrosos. Para garantizar una transmisión segura, los fluidos deben mantenerse a la temperatura y presión adecuadas.

Aquí es donde la ampliación capó (o vástago) de una válvula criogénica viene al rescate. El largo vástago de una válvula criogénica no puede verse en una válvula industrial normal porque cumple una función especial en situaciones de baja temperatura. Hay 3 razones principales por las que las válvulas criogénicas tienen el vástago largo:

  1. El vástago extendido garantiza que la empaquetadura de la válvula esté caliente. En situaciones de baja temperatura, el prensaestopas se verá afectado, lo que provocará la congelación entre la empaquetadura y el vástago, dando lugar a fugas. Cuando la empaquetadura tiene fugas, se rompe el estado de baja temperatura y los fluidos se evaporan. Para evitar todos estos problemas, el vástago largo está diseñado para mantener el prensaestopas por encima de 8℃.
  2. Al extenderse el vástago, deja mucho espacio para envolver materiales de revestimiento que impiden la pérdida de energía fría. Al mantener la temperatura fría, los fluidos del interior de la válvula y la tubería se conservan en su estado original.
  3. El largo bonete de una válvula criogénica facilita su colocación incluso en espacios restringidos. Las válvulas y tuberías utilizadas en estas situaciones se instalan en una "caja fría" y el vástago largo puede encajar en la pared de la caja.

Válvulas criogénicas Aplicaciones

Las válvulas criogénicas se utilizan en varias industrias debido a su funcionamiento crucial. Algunos de los sectores más comunes en los que se pueden encontrar aplicaciones de válvulas criogénicas son el petróleo y el gas, la petroquímica, la química, el procesamiento de alimentos y las industrias de separación de aire.

  • Plantas y terminales de GNL - El gas natural licuado (GNL) se transporta fácilmente mediante tuberías y válvulas criogénicas. Como los gases corren el riesgo de expandirse, hay que manipularlos con precaución.
  • Industria alimentaria - Las válvulas criogénicas son habituales en la industria alimentaria y de bebidas porque son adecuadas para transportar fluidos fríos. Además, estas válvulas se emplean en congeladores.
Grandes almacenes en una fábrica
Fuente: Unsplash
  • Industria química y petroquímica - En cuanto a la industria química, hay varios productos como el etileno, el oxígeno líquido y el nitrógeno líquido que deben manipularse a temperaturas extremadamente bajas. Para ello, las válvulas criogénicas son una opción perfecta. También son muy útiles para transportar GLP y otros fluidos.
  • Industria médica - El campo de aplicación de las válvulas criogénicas en la industria médica es muy amplio: se utilizan para almacenar gases esenciales como el oxígeno líquido.

Conclusión

Las válvulas criogénicas tienen funciones y características únicas; por las mismas razones, estas válvulas encuentran aplicaciones en una amplia gama de industrias. Sin saber cosas como por qué las válvulas criogénicas tienen el vástago largo, no se puede elegir el tipo de válvula adecuado para cualquier propósito. Comprender los tipos de válvulas criogénicas y su funcionamiento ayudará al comprador a tomar una decisión informada.

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