En la fabricación de las válvulas industriales es muy común encontrar diferentes tipos de materiales, tanto en el cuerpo como en sus partes internas. Esto se debe a los diversos fluidos que pasan por una válvula, al momento de elegir el material de fabricación es importante tomar en cuenta las propiedades fisicoquímicas del fluido: presión, temperatura y su grado de corrosión.
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Hierro
Es uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre, representando el 5% de la misma. Es maleable de color gris plateado, presenta propiedades magnéticas. Es extremadamente duro y denso. Para obtener el hierro como metal maleable se realizan fundiciones con carbón, para su uso industrial.
Fundición Blanca
Presenta carbono y silicio en su composición. Estas fundiciones son conocidas como insoldables, esto se debe a que en su estructura el carbono cristaliza combinado con el hierro , formando la cementita. La cementita es bastante dura y frágil, con alta tendencia a la fisuración. La fundición blanca se utiliza en cuerpos moledores por su gran resistencia al desgaste, el enfriamiento rápido evita la grafitización de la cementita pero si se calienta de nuevo la pieza colada a una temperatura de 870°C el grafito se forma lentamente resultando la fundición maleable. Las fundiciones maleables se utilizan en la fabricación de partes de maquinaria agrícola, industrial y de transporte.
Fundición Gris
Es aquella en la que la precipitación del carbono se produce en forma de láminas, lo que hace que esta fundición sea soldable. Es un material con buena moldeablidad y resistencia a la abrasión pero que sin embargo, resulta frágil. Se emplea en la fabricación de carcazas, bloques, cuerpos de válvulas, tapas de alcantarillado, rejillas, y en general piezas que requieran resistencia a la corrosión y que vayan a ser colocadas a la intemperie.
Fundición Nodular
Llamado también fundición dúctil. Es aquella en la que la precipitación del carbono se produce en forma de esferas. Las características de este material son de mayor elasticidad y resistencia mecánica que las fundiciones grises. Se utilizan en piezas donde la resistencia y ductilidad es de mucha importancia: piñones, ejes cigüeñales, válvulas y elementos sometidos a altas presiones o cargas, como tuberías y tapas o rejillas de alcantarillado.
Acero al Carbón
El acero al carbón, contiene carbono como su principal componente pero también es aleado con hierro y manganeso. Las propiedades mecánicas del acero fundido son superiores a las del hierro fundido. Por lo general el acero al carbón es utilizado para fabricar carrocería de autos, máquinas, estructuras de construcción, tuberías, cascos de buques, construcciones metálicas, piezas de maquinaria, clavos, cerraduras, alfileres, motores, ferrocarriles, entre otros muchos usos De acuerdo a su contenido de carbono se clasifica de la siguiente manera.
- Aceros de bajo porcentaje de carbono (contiene menos del 0.3 % de carbono). Tienen mayor resistencia y dureza lo cual disminuye la posibilidad de que se deformen.
- Aceros con medio porcentaje de carbono, (contiene entre 0.3 y 0.5 % de carbono). Por lo general necesitan de un tratamiento térmico para endurecer.
- Aceros con alto porcentaje de carbono, (contiene más de 0.5% de carbono). Por lo regular se utilizan en aplicaciones donde es necesario aumentar la resistencia al desgaste y altas durezas.
Acero Inoxidable
El acero inoxidable es esencialmente un acero de bajo carbono, el cual contiene como mínimo un 10.5% de cromo en peso, lo que le hace un material resistente a la corrosión. Esto se debe a que el cromo suele unirse primeramente con el oxígeno del aire para formar una delgada película transparente de óxido de cromo sobre la superficie del acero y excluye la oxidación adicional del acero inoxidable.
Clasificación de Acero Inoxidable
Acero Inoxidable Martensítico
Pertenecen a la serie 400 AISI, están compuestos por aleaciones de cromo y carbono. Las aplicaciones típicas para el uso de los aceros inoxidables martensíticos incluyen hojas de cuchillo, cubiertos domésticos, instrumentos quirúrgicos, elementos de fijación especiales, turbinas, impulsores. El contenido de cromo es generalmente del 10.5% al 18% y del carbono es alto, alcanzando valores de hasta 1.2%. Sus características son:
- Moderada resistencia a la corrosión
- Endurecibles por tratamiento térmico y por lo tanto se pueden desarrollar altos niveles de resistencia mecánica y dureza
- Son magnéticos
- Debido al alto contenido de carbono y a la naturaleza de su dureza, es de pobre soldabilidad
Acero Inoxidable Ferrítico
También pertenecen a la serie 400 AISI, mantienen una estructura ferrítica estable, su contenido de cromo va del 10.5% al 30%, contiene poco carbono con un valor del 0.08%. Los aceros ferríticos se usan comúnmente en aplicaciones de automoción, utensilios de cocina y equipos industriales. Sus características son:
- Resistencia a la corrosión de moderada a buena, la cual se incrementa con el contenido de cromo y algunas aleaciones de molibdeno
- Endurecidos moderadamente por trabajo en frío: no pueden ser endurecidos por tratamiento térmico
- Son magnéticos
- Su soldabilidad es pobre por lo que generalmente se eliminan las uniones por soldadura a calibres delgados
- Usualmente se les aplica un tratamiento de recocido con lo que obtienen mayor suavidad, ductilidad y resistencia a la corrosión
- Debido a su pobre dureza, el uso se limita generalmente a procesos de formado en frío
Acero Inoxidable Austenítico
Constituyen la serie 200 y 300 AISI, se obtienen formando aleaciones con elementos tales como, manganeso y nitrógeno. El contenido de cromo varía del 16% al 26%. mientras que el contenido de carbono va del 0.03% al 0.08%. Los aceros austeníticos se utilizan en un amplio rango de posibilidades, incluyendo utensilios de cocina, equipos industriales, depósitos y tuberías para líquidos corrosivos, equipos de minería, químicos, criogénicos, alimentos y bebidas, y farmacéuticos, componentes de hornos y convertidores catalíticos, tanques de almacenamiento de productos químicos, recipientes a presión y válvulas. Sus características son:
- Excelente resistencia a la corrosión
- Endurecidos por trabajo en frío y no por tratamiento térmico
- Excelente soldabilidad
- Excelente factor de higiene y limpieza
- Formado sencillo y de fácil transformación
- Tienen la habilidad de ser funcionales en temperaturas extremas
- Son no magnéticos
Latón y Bronce
Latón
El latón es una aleación de cobre y zinc en diferentes proporciones. Es un metal que se moldea con facilidad, conduce bien la electricidad y el calor, tiene una buena resistencia a la corrosión. El latón comúnmente se emplea en cerrajería bombillos, candados, llaves, valvulería, grifería, roscado, mecanizado y estampado, tornillería, lámparas.
Latón rojo
Los latones con un porcentaje de zinc por debajo del 20% se conocen como latones rojos, por el color que tienen. Son resistentes a la corrosión y a las fisuras.
Latón amarillo
Los latones amarillos contienen entre un 34-37% de zinc, tiene mejores condiciones de fabricación pero son menos resistente a la corrosión.
Latón amarillo brillante
El más común tiene un color amarillo brillante, muy parecido al oro, por lo que se emplea mucho en bisutería y elementos de decoración
Bronce
El bronce es un a aleación de cobre y estaño, pero no siempre contiene estaño, puede haber aleaciones de bronce al silicio, bronce al aluminio.
Bronce al estaño
Generalmente conocido como bronce al fósforo, debido a que este se encuentra presente como un desoxidador al fundir. El rango usual de contenido de fósforo está entre 0.01% y 0.5% y de estaño entre 1% y 11%. Se caracterizan por tenacidad, alta resistencia a la corrosión. bajo coeficiente de fricción y libertad de presencia de fisuras por esfuerzo de corrosión. Se utilizan ampliamente para diafragmas, fuelles, arandelas de sujeción, seguros, bujes, discos de embrague y resortes.
En ocasiones, el zinc se emplea para sustituir parte del estaño; esto da como resultado una mejoría en las propiedades de las piezas fundidas y en la tenacidad del mismo, con poco efecto sobre la resistencia al desgaste.
Generalmente se le añade plomo al bronce y al estaño a fin de mejorar la maquineabilidad y la resitencia al desgaste. El bronce al estaño al alto plomo puede contener hasta un 25% de plomo. Las aleaciones que contienen plomo se utilizan en bujes y cojinetes sujetos a cargas moderadas o ligeras.
Bronce al silicio
Los bronces al silicio son los mas fuertes de las aleaciones al cobre y son endurecibles por trabajado. Tienen propiedades mecánicas comparables a las de los aceros de medio carbón y una resistencia a la corrosión comparable a la del cobre. Se utiliza en tanques, recipientes de presión, construcción marítima y conductos hidráulicos sujetos a presión.
Bronce al aluminio
La mayoría de los bronces al aluminio comerciales contienen entre 4 y 11% de aluminio. Aquellas aleaciones que contienen hasta 7.5% de aluminio suelen ser aleaciones unifásicas, en tanto que las que poseen entre 7.5 y 11% de aluminio son aleaciones bifásicas. El hierro, el níquel, el manganeso y el silicio frecuentemente se añaden a los bronces al aluminio. El hierro (0.5% a 5.0%) incrementa la resistencia a la dureza y refina el grano; el níquel (hasta 5%) tiene el mismo efecto que el hierro, pero no es tan eficaz; el silicio (hasta 2%) mejora la maquinabilidad; el manganeso disminuye la formación de defectos en las piezas fundidas al combinarse con gases y también mejora la resistencia.
Los bronces al aluminio unifásicos muestran buenas propiedades de trabajo en frío y gran resistencia, combinadas con resistencia a la corrosión por ataques atmosféricos y por agua. Se utilizan en tubos para condensador, piezas trabajadas en frío, recipientes que resisten la corrosión, tuercas y tornillos y cubiertas de protección en aplicaciones marinas.
PVC y CPVC
PVC
El PVC (cloruro de polivinilo) es un termoplástico derivado de la polimerización del cloroetileno. El PVC se utiliza en una variedad de aplicaciones, como edificación y construcción, cuidado de la salud, electrónica, automóviles y otros sectores, en productos que van desde tuberías y revestimientos, bolsas de sangre y tubos hasta alambres y aislamiento de cables. Dentro de sus características se encuentran las siguientes.
- Dureza, fuerza, rigidez
- Facilidad de mezcla, facilidad de procesamiento
- Resistencia al fuego y propiedades de prevención de incendios
- Excelentes propiedades de asilamiento eléctrico
- Fuerza contra impactos y resistencia a malas condiciones climáticas
- Resistencia a grasas, aceites y productos químicos
CPVC
El CPVC (policruro de vinilo clorado) es un homopolímero de PVC, que ha sido sometido a una reacción de cloración. El CPVC se especifica en aplicaciones que van desde plantas de procesamiento químico y plantas de procesamiento de minerales, hasta viviendas residenciales y plomería de hoteles. Sus características son las siguientes:
- Alta temperatura de transición vítrea
- Temperatura alta de distorsión de calor
- Inercia química
- Resistencia a presiones altas de operación
- Excelentes propiedades mecánicas, dieléctricas, para el fuego y humo
Diferencia entre PVC y CPVC
En el PVC el átomo de cloro ocupa el 25% dentro de la cadena polimérica, mientras que en el CPVC el átomo de cloro ocupa un 40% en la cadena de polimerización. El CPVC comparte la mayoría de las características y propiedades del PVC. También es fácilmente trabajable, incluyendo el mecanizado, soldadura, y la formación. El CPVC puede soportar el agua corrosiva a temperaturas mayores que las de PVC, por lo general de 40 ° C a 50 ° C.
La principal diferencia mecánica entre el CPVC y PVC, es que el CPVC es mucho más dúctil, permitiendo una mayor flexión y resistencia a la compresión. Además, la resistencia mecánica del CPVC lo convierte en un candidato viable para reemplazar a muchos tipos de tuberías metálicas en las condiciones en que la susceptibilidad del metal a la corrosión limita su uso.
El CPVC es similar al PVC en resistencia al fuego. Suele ser muy difícil de encender y tiende a autoextinguirse, cuando no se aplica una llama de forma directa. Debido a su contenido de cloro, la incineración del CPVC, ya sea un incendio o en un proceso de eliminación industrial, puede dar lugar a la creación de las dioxinas