Todo lo que necesita saber sobre la válvula de diafragma: función de la válvula de diafragma

Las válvulas de diafragma constan de un cuerpo de válvula con dos o más puertos, un diafragma y un “vertedero o silla” o asiento sobre el cual el diafragma cierra la válvula. La válvula de diafragma se desarrolló inicialmente para aplicaciones industriales y órganos tubulares. Posteriormente, el diseño se adaptó para su uso en la industria biofarmacéutica mediante el uso de materiales compatibles que puedan resistir métodos de desinfección y esterilización. Además, las válvulas de diafragma sanitarias están especialmente diseñadas con los más altos estándares para aplicaciones en la fabricación de medicamentos y alimentos.

¿Qué es una válvula de diafragma?

Las válvulas de diafragma son válvulas de mariposa bidireccionales de apertura y cierre. Se utilizan para controlar el flujo de fluido regulando el área con la que el medio puede entrar y salir de la válvula, cambiando efectivamente su velocidad. Se denominan válvulas de “diafragma” porque se utiliza una membrana delgada y flexible para controlar la apertura y el cierre de la válvula. Se pueden fabricar con metales como acero inoxidable, plástico e incluso materiales de un solo uso. Las válvulas de diafragma son como válvulas de manguito, pero utilizan un compresor lineal que empuja el diafragma delgado para que entre en contacto con el cuerpo de la válvula. Ofrecen control de presión discreto y variable y pueden accionarse tanto manual como automáticamente. Las válvulas de diafragma son válvulas limpias, a prueba de fugas, fáciles de mantener, seguras y efectivas que son más adecuadas para aplicaciones de presión y temperatura moderadas que requieren control de fluido de parada/arranque.

¿Cómo funciona una válvula de diafragma?

Su funcionamiento no es diferente al de controlar el flujo de agua a través de una manguera flexible pellizcando la manguera. Estas válvulas son muy adecuadas para flujos que contienen partículas sólidas, como lodos, aunque puede ser difícil lograr una regulación precisa debido a la elasticidad del diafragma.

Tipos de válvulas de diafragma

Válvula de diafragma tipo alambre

Los diseños disponibles más comunes son la válvula de diafragma tipo vertedero. La configuración de labio/silla elevada para control de flujo limitado es ideal y tiene fugas de forma segura gracias a la cubierta sobre el diafragma y el actuador. Este diseño es adecuado para gases y líquidos nocivos o corrosivos, ya que esta cubierta protege cualquier rotura de la membrana. Como elemento integrado del cuerpo de la válvula, se proporciona un vertedero. El vertedero sirve como asiento de válvula para comprimir el diafragma y evitar el aumento repentino. El cuerpo inclinado muchas veces drena naturalmente esta válvula, aunque puede ocurrir en ambas direcciones y con ciertos usos, eso podría no ser deseable. Generalmente este tipo de válvulas de diafragma se fabrican en tamaños grandes. El vertedero elevado disminuye la cantidad de movimiento del diafragma desde la posición completamente abierta hasta la posición completamente cerrada, disminuyendo así la cantidad de tensión y tensión en el diafragma. Para fluidos suaves y homogéneos, a menudo se usa la válvula tipo vertedero, ya que se pueden acumular lodos y sedimentos viscosos a ambos lados de la silla. Se encuentran con mayor frecuencia en procesos como alimentos/químicos, procesamiento de gases, aplicaciones corrosivas y de agua.

Válvula de diafragma recta

La válvula de diafragma de paso directo es similar en apariencia a las del tipo vertedero; pero no incluye la típica silla de montar y en cambio tiene una vía recta. Por lo general, sus membranas son más compactas y permiten pasar una mayor distancia, ya que se debe tocar el fondo de la válvula. Cuando la válvula de paso directo está abierta, para obtener el máximo flujo aerodinámico en cualquier dirección, el diafragma se eleva. Cuando la válvula está cerrada, incluso con material grueso o fibroso en la línea, el diafragma sella herméticamente para un sellado positivo. Estas válvulas también deben repararse porque, debido a sus membranas más compactas, su vida útil suele ser más corta que la de los diseños de vertedero. Para lodos, aceites viscosos y otras condiciones en las que se debe minimizar el bloqueo, a menudo se utilizan válvulas de diafragma de paso directo. En la industria de bebidas, el tipo de válvula de paso total es el más utilizado. Permite la limpieza con cepillo de bolas, sin abrir ni retirar la válvula de la línea, ya sea con vapor o soda cáustica. También son adecuados para regímenes de flujo bidireccional ya que no hay asiento para evitar la transición repentina de la entrada a la salida.

Función de la válvula de diafragma

El diafragma está conectado a un compresor mediante un perno moldeado en el diafragma. Para iniciar o aumentar el flujo, el vástago de la válvula mueve el compresor hacia arriba. Para detener o disminuir el flujo, se baja el compresor y se presiona el diafragma contra la parte inferior de la válvula. Las válvulas de diafragma son excelentes para controlar el flujo de fluidos que contienen sólidos suspendidos y ofrecen la flexibilidad de instalarse en cualquier posición. Las válvulas de diafragma tipo vertedero son mejores para estrangular que las válvulas de diafragma rectas porque la gran área de cierre del diseño a lo largo del asiento le da las características de una válvula de apertura rápida. El diafragma actúa como junta de la válvula para sellar contra fugas entre el cuerpo y la tapa del capó.

Las válvulas de diafragma utilizan un cuerpo de válvula con revestimiento resistente a la corrosión y un diafragma resistente a la corrosión para reemplazar los componentes del obturador de la válvula y controlan el medio moviendo el diafragma. Cuando se levanta el diafragma, se abre el pasaje; cuando se baja el diafragma, se presiona contra el cuerpo de la válvula y la válvula se cierra.

Ventajas de la válvula de diafragma

1) Estructura simple, que consta de sólo tres partes: un cuerpo de válvula, un diafragma y una tapa.
2) Durante la operación, el medio solo entra en contacto con el diafragma, por lo que la válvula no se contamina fácilmente.
3) Adecuado para el transporte de líquidos corrosivos y viscosos.

Desventajas de la válvula de diafragma

1) No apto para diámetros de tubería más grandes
2) Mala resistencia a la presión y a la temperatura.

Material de construcción del diafragma

Los diafragmas pueden estar hechos de una variedad de materiales. La elección del material se basa en la naturaleza del material manipulado, la temperatura, la presión y la frecuencia de operación. Los materiales elastoméricos del diafragma son altamente resistentes a los productos químicos a altas temperaturas. Sin embargo, las propiedades mecánicas de los materiales elastoméricos se debilitarán a temperaturas más altas (por encima de 150 °F). La alta presión también puede destruir el diafragma. Otro factor que puede afectar la función del diafragma es la concentración del medio que manejará. El material puede presentar una resistencia a la corrosión satisfactoria frente a ciertos corrosivos hasta una concentración y/o temperatura específicas. En el cuadro siguiente se pueden ver ejemplos de materiales de diafragma y sus especificaciones.

Material	Talla		Temperatura		Aplicaciones
	pulgadas	mm	°F	ºC
caucho butílico	0.6 – 14	15 – 350	– 22 a 134	– 30 a 90	Ácidos y álcalis
caucho nitrilo	0.6 – 14	15 – 350	14 a 134	-10 a 90	Aceites, grasas y combustibles
Neopreno	0.6 – 14	15 – 350	– 4 a 134	– 20 a 90	Aceites, grasas, aire y fluidos radiactivos.
Caucho natural/sintético	0.6 – 14	15 – 350	– 40 a 134	– 40 a 90	Abrasivos, cervecerías y ácidos minerales diluidos.
caucho natural blanco	0.6 – 5	15 – 125	– 31 a 134	– 35 a 90	Alimentos y productos farmacéuticos.
butilo blanco	0.6 – 6	15 – 150	– 22 a 212	– 30 a 100	Colorantes naturales, alimentos, plásticos y productos farmacéuticos.
Vitón	0.6 – 14	15 – 350	41 a 284	5 a 140	Aplicaciones de ácidos hidrocarbonados, azufre y cloro.
hipalon	0.6 – 14	15 – 350	32 a 134	0 a 90	Resistente al ácido y al ozono
caucho butílico	0.6 – 14	15 – 350	– 4 a 248	– 20 a 120	Servicios de agua caliente y vapor intermitente, refinación de azúcar.