¿Qué válvula necesito?
¿Cómo elegir una válvula en función de la aplicación de vacío?
La tecnología del vacío exige mucho en lo que al funcionamiento y la fiabilidad de las válvulas respecta, equipos que suelen necesitarse en grandes cantidades en una planta. Estas exigencias solo pueden satisfacerse en caso de colocarse los dispositivos de corte pertinentes en cada aplicación, en función del método de diseño, el método de uso y la envergadura correspondientes. Asimismo, para el diseño y el control de plantas de vacío, hay factores como la conductancia del flujo y la estanquidad de las válvulas que resultan de enorme importancia.
El diseño de las válvulas
Las válvulas están diseñadas de tal forma que no estrangulen la velocidad de bombeo, por lo que, cuando se abren completamente, su conductancia en las regiones de vacío medio y primario es igual a la de los componentes tubulares correspondientes. Por ejemplo, la conductancia de una válvula en ángulo recto será igual a la conductancia de un tubo doblado del mismo diámetro y ángulo nominales. De manera similar, la conductancia de la válvula de circulación molecular (regiones de alto y ultra alto vacío) es tan elevada que no se produce estrangulación significativa. Los valores reales de la conductancia de diversos componentes se indican en el catálogo.
Para satisfacer las exigentes demandas de estanquidad, las válvulas de vacío de buena calidad están diseñadas de forma que las moléculas de gas que se adhieren a la superficie del eje de la válvula no se transfieran de la atmósfera exterior al vacío durante su funcionamiento. A tal fin, estas válvulas incorporan fuelles metálicos para aislar el eje de la válvula de la atmósfera o están totalmente encapsuladas, esto es, entre la atmósfera y el vacío solo hay juntas estáticas. Este grupo consta de todas las válvulas manuales y electromecánicas de vacío medio y alto vacío de Leybold (Figs. 2.80 y 2.79). El índice de fugas de estas válvulas es inferior a 10-9 mbar · l/s.
Fig. 2.79: Válvula de vacío en ángulo recto con actuador de solenoide
- Carcasa
- Disco de válvula
- Muelle de compresión
- Bobina del solenoide
Fig. 2.80: Válvula de vacío en ángulo recto con actuador electroneumático.
- Carcasa
- Disco de válvula
- Fuelle
- Suministro de aire comprimido
- Pistón
Uso de válvulas selladas con aceite
Las válvulas selladas con aceite o grasa pueden usarse para demandas exigentes. Además de ello, su índice de fugas es de aproximadamente 10-9 mbar · l/s. No obstante todo esto, un caso especial es el de la válvula de corredera de péndulo. A pesar de contar con una junta recubierta de grasa, el índice de fugas entre el vacío y la atmósfera exterior es virtualmente la misma que el de las válvulas selladas por fuelle, ya que, durante el funcionamiento de la válvula, el eje solamente lleva a cabo un movimiento giratorio, con lo que no se produce transferencia de las moléculas de gas al vacío.
Elección de la válvula en función de la presión
Para presiones de trabajo de hasta los 10-7 mbar, basta con usar válvulas de diseño convencional, ya que sus juntas y los materiales que las alojan son tales que la permeación y la desgasificación son insignificantes con respecto al proceso real. Si se necesitan presiones de hasta 10-9 mbar, suele ser necesario secar en horno hasta los 200 °C (392 °F), para lo que se requiere sustancias sellantes termorresistentes (p. ej., el VITILANh) y materiales de elevada resistencia mecánica, con superficies (internas) preparadas y una desgasificación lenta. Estas válvulas suelen estar fabricadas en acero inoxidable. Las conexiones de brida se sellan mediante empaquetaduras de aluminio con el fin de evitar los problemas de permeación que suponen las juntas de elastómeros. En el rango del ultra alto vacío (UHV), estos problemas son particularmente relevantes, por lo que es necesario usar principalmente juntas metálicas. Las moléculas de gas unidas a la superficie de los materiales tienen un efecto muy significativo a presiones inferiores a los 10-9 mbar. Solo es posible eliminarlas por bombeo en un periodo de tiempo razonable mediante desgasificación simultánea. Las temperaturas de desgasificado de hasta 500 °C (932 °F) que se necesitan para sistemas de UHV son particularmente exigentes con los materiales de sellado y la geometría general de los mecanismos de estanquidad. Es necesario emplear empaquetaduras de oro o cobre.
Elección de válvula en función de la aplicación de vacío
Las distintas aplicaciones necesitan de válvulas con diferentes mecanismos de accionamiento, esto es, válvulas manuales, electroneumáticas o magnéticas y accionadas por motor, como las de fuga variable. La variedad es aún mayor gracias a los distintos diseños de carcasa. Además de los diferentes materiales empleados, se necesitan válvulas dispuestas en ángulo recto y de conexión directa. En función de su anchura nominal y del uso previsto que vaya a hacerse de ellas, es posible que las bridas colocadas en las válvulas sean pequeñas (KF), de abrazadera (ISO-K), empernadas (ISO-F) o de ultra alto vacío (UHV; las denominadas CF).
Además de las válvulas de vacío, que desempeñan únicamente una función de aislamiento (posición totalmente abierta o completamente cerrada), se necesitan válvulas especiales para funciones especiales. Habitualmente se trata de válvulas de fuga variable, que abarcan un rango de fugas de entre los 10-10 cm3/s (NTP) y los 1,6 · 103 cm3/s (NTP). Estas válvulas suelen estar accionadas por motor, son aptas para control remoto y si están conectadas a un medidor de presión, permiten seleccionar y mantener las correspondientes presiones de proceso. Otras válvulas especiales cumplen funciones de seguridad, como el apagado rápido y automático de bombas de difusión o sistemas de vacío en caso de fallo del suministro eléctrico. A este grupo pertenecen, por ejemplo, las válvulas SECUVAC. En el caso de corte de corriente, aíslan el sistema de vacío del de bombeo y ventean el sistema de vacío previo. El sistema de vacío se activa de nuevo únicamente una vez alcanzada una determinada presión mínima (de aproximadamente 200 mbar) tras haber reanudado la alimentación.
En caso de tener que bombear gases o vapores agresivos, se suelen utilizar válvulas de acero inoxidable y selladas con sellador VITILAN®. Para la tecnología nuclear se han desarrollado válvulas selladas con juntas especiales de elastómeros o metal. Si desea obtener más información sobre alguna aplicación en concreto, póngase en contacto con nosotros. Estaremos encantados de proporcionarle más información sobre el diseño para su ámbito de trabajo.
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Referencias
- Símbolos de vacío
- Glosario de unidades
- Referencias y fuentes
Símbolos de vacío
Símbolos de vacío
Un glosario de símbolos comúnmente utilizados en diagramas de tecnología de vacío como representación visual de tipos y piezas de bombas en sistemas de bombeo
Glosario de unidades
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Una descripción general de las unidades de medida utilizadas en la tecnología de vacío y el significado de los símbolos, así como los equivalentes actuales de las unidades históricas
Referencias y fuentes
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Referencias, fuentes y lecturas adicionales relacionadas con los conocimientos fundamentales sobre la tecnología de vacío
Símbolos de vacío
Un glosario de símbolos comúnmente utilizados en diagramas de tecnología de vacío como representación visual de tipos y piezas de bombas en sistemas de bombeo
Glosario de unidades
Una descripción general de las unidades de medida utilizadas en la tecnología de vacío y el significado de los símbolos, así como los equivalentes actuales de las unidades históricas
Referencias y fuentes
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