Presión de Vaporización en Válvulas de Control: Un Dato Clave para Prevenir Cavitación y Flashing
Dejarlo pasar puede desencadenar eventos que nadie quiere experimentar – articulo completo
En el diseño y selección de válvulas de control, uno de los parámetros más ignorados —y al mismo tiempo más críticos— es la presión de vaporización del fluido. Ignorarla puede derivar en fenómenos destructivos como la cavitación o el flashing, que afectan directamente la vida útil de los equipos y la eficiencia del proceso.
¿Qué es la presión de vaporización?
Es la presión mínima a la que un fluido comienza a cambiar de fase, es decir, pasa de líquido a vapor a una temperatura específica. Cuanto más alta la temperatura, mayor es la presión de vaporización.
| Temperatura (°C) | Agua – Presión de Vaporización (bar) |
|---|---|
| 60 | 0,2 |
| 90 | 0,7 |
| 120 | 2,0 |
Riesgos en válvulas de control
Cuando un fluido pasa por una válvula de control, sufre una caída de presión. El punto más bajo de presión ocurre en la vena contracta (zona de máxima constricción). Si esta presión baja por debajo de la presión de vaporización:
- 📌 Cavitación: el fluido vaporiza y luego se condensa violentamente aguas abajo, generando implosiones que erosionan componentes internos.
- 📌 Flashing: el fluido vaporiza y permanece en forma de vapor aguas abajo, generando altas velocidades y desgaste por impacto.
Ejemplo industrial
Sistema de agua caliente a 90 °C con válvula de control de presión
- Presión de entrada: 3 bar
- Presión de salida: 1 bar
- Presión de vaporización del agua a 90 °C: 0,7 bar
En la vena contracta, la presión puede caer a 0,5 bar, lo que está por debajo de la presión de vaporización ⇒ cavitación garantizada si no se actúa.
¿Cómo evitar estos problemas?
Métodos prácticos
- Calcular el Índice de Cavitación (σ):
- Compara el resultado con el valor límite de cavitación de la válvula (depende del diseño del trim).
- Usar válvulas con trim anticavitación
Geometría especial que permite una caída de presión controlada en etapas. - Reducir la caída de presión por etapa
Aplicando varias válvulas en serie o restrictoras aguas arriba. - Evitar control a temperaturas donde el fluido esté cerca de su punto de ebullición
- Consultar curvas de presión mínima permitida del fabricante de válvulas
Formula – Índice de Cavitación
Caso típico en hidrocarburos
En válvulas de control para gasolina o nafta liviana, cuya presión de vaporización es mucho más baja (0,3–0,6 bar a temperatura ambiente), el riesgo de flashing es mucho mayor incluso con pequeñas caídas de presión.
Esto obliga a usar trims especiales o diseñar etapas múltiples.
Caso Real de Análisis
En el siguiente recorte de la hoja de datos de una válvula de control de nivel se puede notar que la presión de entrada es 77.7 Kg/cm2g y la salida 32.06 Kg/cm2g con 20 Grados Celsius para flujo mínimo. El fluido es agua por lo que para que cambie de fase liquida a gaseosa en la vena contracta de la válvula por efecto de la caída de presión y aumento de la velocidad tendría que bajar a 3.77 Kg/cm2g.
¿QUE CREES? Habrá Flashing y Cavitación?
Respuesta: La Presión en la vena contracta no va a llegar a 3.7Kg/cm2 por lo tanto no habrá Flashing ni cavitación.
Reflexionando
La presión de vaporización no es solo un dato físico más. En válvulas de control, es un parámetro vital para evitar cavitación, flashing y sus consecuencias: mantenimiento no planificado, reemplazo prematuro de equipos y pérdida de eficiencia.
Una buena ingeniería comienza con una buena selección. Considerar la presión de vaporización desde la etapa de diseño puede marcar la diferencia entre un sistema confiable y uno fallido.
