Por qué se corroen las válvulas de agua: problemas comunes y selección de materiales en sistemas hidráulicos

Problemas comunes de corrosión en válvulas de agua

Durante el funcionamiento real de los sistemas de agua, la corrosión en las válvulas de agua generalmente se manifiesta en las siguientes formas:

1) Corrosión superficial del cuerpo de la válvula

Con el uso prolongado, la exposición continua al agua puede causar corrosión uniforme en la superficie del cuerpo de la válvula. A medida que el espesor de la pared se reduce gradualmente, la resistencia estructural y la resistencia a la presión de la válvula disminuyen con el tiempo.

2) Corrosión localizada en áreas de sellado (corrosión por picaduras y grietas)

Los asientos de válvulas, las superficies de sellado y las áreas de conexión son propensos a formar pequeños huecos o zonas donde el fluido puede estancarse. En sistemas con agua clorada o con fluctuaciones frecuentes en la calidad del agua, es más probable que se produzcan picaduras y corrosión por grietas, lo que eventualmente puede provocar fugas.

• Válvulas de mariposa : A menudo se desarrolla corrosión en la interfaz de sellado entre el borde del disco y el asiento.
• Válvulas de compuerta : Los problemas se encuentran más comúnmente en las superficies de sellado de la compuerta, así como en el vástago, el prensaestopas y las áreas de conexión de la compuerta.

3) Corrosión relacionada con depósitos y atascamiento operativo

En sistemas de agua cruda o aplicaciones con mala calidad del agua, las impurezas y partículas sólidas tienden a acumularse dentro de la válvula. Estos depósitos no solo aceleran la corrosión del metal subyacente, sino que también pueden interferir directamente con el funcionamiento de la válvula.

• Válvulas de compuerta: su diseño de cavidad interna hace que sea más probable que atrapen medios y residuos, lo que las hace particularmente vulnerables a este problema.
• Válvulas de mariposa : cuando se utilizan para estrangular en una posición parcialmente abierta durante períodos prolongados, también pueden acumularse depósitos en la cara ascendente del disco, lo que crea riesgos similares y provoca un mayor par operativo o incluso agarrotamiento.

Una vez que aparecen estos problemas de corrosión, generalmente indican que la válvula ha entrado en una etapa de degradación del rendimiento, requiriendo un mantenimiento más frecuente o un eventual reemplazo.

Cómo la selección del material de la válvula afecta la resistencia a la corrosión

En los sistemas de agua, la resistencia a la corrosión de una válvula depende en gran medida de la selección del material, lo que incide directamente en su fiabilidad a largo plazo. A continuación, se presentan las consideraciones clave al elegir los materiales de las válvulas:

1) Limitaciones de los materiales base

Válvulas de acero al carbono: Son rentables, pero propensas a la corrosión general en sistemas de agua con alto contenido de oxígeno disuelto o calidad de agua inestable. Por lo tanto, su vida útil suele ser limitada en aplicaciones de agua a largo plazo.

Aceros inoxidables estándar (como el 304): Ofrecen una resistencia moderada a la corrosión. Sin embargo, en agua clorada, agua de refrigeración circulante o ciertos sistemas de agua industriales, aún puede producirse corrosión por picaduras o grietas.

2) Uso selectivo de aleaciones resistentes a la corrosión

Para condiciones de agua más agresivas (como alto contenido de cloruro, agua ácida o agua de mar), generalmente se seleccionan materiales con mayor resistencia a la corrosión:

1. Aleaciones de acero inoxidable: Grados como 316/316L (con molibdeno agregado para una mejor resistencia a las picaduras inducidas por cloruro) y aceros inoxidables dúplex como 2205, que combinan alta resistencia con excelente resistencia a la corrosión.
2. Aleaciones de cobre: ​​Incluyendo bronce y bronce de aluminio, comúnmente utilizados en agua de mar y medios específicos debido a su fuerte resistencia a la corrosión del agua de mar y buenas propiedades antiincrustantes.
3. Aleaciones resistentes a la corrosión de alto rendimiento: materiales como Hastelloy y titanio se utilizan en entornos extremadamente corrosivos, aunque su mayor costo limita su aplicación a servicios críticos.

Estos materiales consiguen una mejor resistencia a la corrosión optimizando las proporciones de elementos como cromo, níquel, molibdeno y cobre, mejorando la estabilidad de la película pasiva y retardando el proceso de corrosión a lo largo del tiempo.

3) Adecuación de materiales para diferentes tipos de válvulas

• Válvulas de mariposa:
  Se debe prestar especial atención a la compatibilidad de los materiales y a la resistencia a la corrosión del par de sellado disco-asiento. Una correcta compatibilidad es esencial para mantener un rendimiento de sellado fiable a largo plazo.
• Válvulas de compuerta:
  Se requiere un enfoque más integral, considerando la resistencia a la corrosión del cuerpo, la compuerta y el vástago de la válvula como un sistema completo. La corrosión de cualquier componente puede comprometer el rendimiento general de la válvula y provocar una falla prematura.

4) Principio fundamental de la selección de materiales: “adecuado y estable”

Al seleccionar materiales para válvulas de sistemas de agua, el objetivo no es buscar la máxima resistencia a la corrosión. La elección del material debe basarse en la calidad real del agua, las condiciones de operación, la vida útil esperada y el costo total del ciclo de vida. Seleccionar materiales que ofrezcan un rendimiento adecuado y estable para el entorno específico ayuda a lograr el mejor equilibrio entre confiabilidad, disponibilidad y rentabilidad.

Factores clave que afectan la corrosión de las válvulas de agua

Desde una perspectiva operativa, la corrosión en las válvulas de agua rara vez se debe a un solo factor. Por el contrario, suele ser el resultado de múltiples condiciones que actúan conjuntamente a lo largo del tiempo:

1. Composición del material
   El contenido de elementos de aleación como cromo, níquel, molibdeno y titanio afecta directamente la estabilidad del material en entornos de agua oxigenada y clorada.
2. Calidad del agua
   Diferentes tipos de agua (como agua que contiene cloruro, agua desinfectada, agua circulante y agua con impurezas suspendidas) ejercen efectos corrosivos significativamente diferentes sobre los materiales de las válvulas.
3. Condiciones de funcionamiento
   El funcionamiento a largo plazo en una posición parcialmente abierta, la apertura y el cierre frecuentes y los cambios localizados en la velocidad del flujo pueden acelerar la corrosión y el desgaste localizados.
   Por ejemplo, las válvulas de mariposa son más susceptibles a la erosión y la corrosión en condiciones de estrangulamiento, mientras que las válvulas de compuerta que permanecen inactivas durante largos períodos son más propensas a la corrosión localizada relacionada con el estancamiento.
4. Factores ambientales
   Aunque las variaciones de temperatura y las fluctuaciones de presión en los sistemas de agua son relativamente moderadas, sus efectos a largo plazo aún pueden acelerar el envejecimiento y la corrosión del material con el tiempo.

Cómo se prueba la resistencia a la corrosión de las válvulas de agua

Para reducir los riesgos de corrosión en condiciones reales de funcionamiento, la resistencia a la corrosión de las válvulas de agua normalmente se evalúa durante las etapas de selección de materiales y fabricación.

• Pruebas de inmersión
  Las muestras de material se sumergen durante períodos prolongados en medios de agua simulados para observar el comportamiento y las tendencias de la corrosión en condiciones de exposición continua.
• Prueba de niebla salina
  Este es un método ampliamente utilizado para simular ambientes marinos corrosivos o con alto contenido de cloruro. Ayuda a evaluar la estabilidad a la corrosión de los materiales al exponerlos a condiciones de agua salina o rica en cloruro.

• Pruebas electroquímicas
  Al medir el comportamiento electroquímico de los materiales en soluciones electrolíticas, estas pruebas proporcionan datos comparativos sobre el rendimiento de la corrosión y respaldan la evaluación y selección de materiales.

El propósito de estas pruebas no es alcanzar un rendimiento extremo en laboratorio, sino identificar tempranamente los posibles riesgos de corrosión que pueden surgir en sistemas de agua reales. Ya sea que se apliquen a válvulas de mariposa o de compuerta, estos métodos de verificación sirven como referencias importantes durante el proceso de selección y fabricación de válvulas.

Dentro del sistema de inspección de fábrica de Union Valve , la resistencia a la corrosión se considera un elemento clave del control de calidad. Mediante pruebas estandarizadas, como la prueba de niebla salina, se verifica estrictamente la estabilidad a la corrosión de los materiales del cuerpo de la válvula y los tratamientos superficiales. Este enfoque garantiza una calidad consistente en todos los lotes de producción y proporciona una base sólida para un funcionamiento confiable a largo plazo en sistemas de agua.

En la ingeniería de sistemas de agua, la corrosión de las válvulas suele ser un problema oculto y a largo plazo. Una vez que se manifiesta en las últimas etapas de la operación, los costos de mantenimiento pueden ser significativos y, en algunos casos, incluso puede afectar el suministro continuo de agua y la seguridad general del sistema.

Por este motivo, abordar los riesgos de corrosión de forma temprana (durante las etapas de diseño y selección de válvulas) mediante la selección adecuada de materiales, la optimización estructural y la verificación necesaria de la resistencia a la corrosión es una forma eficaz de mejorar tanto la confiabilidad como el rendimiento económico de los sistemas de agua.

En Union Valve, la resistencia a la corrosión es uno de los criterios de control fundamentales en el diseño y la fabricación de válvulas de agua. Mediante una cuidadosa selección de materiales, la atención a los detalles estructurales y las pruebas pertinentes antes de la entrega, buscamos identificar y gestionar los posibles riesgos de corrosión antes de que las válvulas entren en servicio. Este enfoque contribuye a mejorar la fiabilidad operativa a largo plazo y proporciona una base más predecible para el funcionamiento estable de los sistemas de agua.

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