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Válvulas de control hidráulicas e procesos de tratamiento de agua residual y salada (CLEANTECH)

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  • Válvulas control hidráulicas e procesos tratamiento agua residual y salada (CLEANTECH)
    En la imagen, válvulas reductoras de presión Bermad de 6” de la serie 800 y válvula de alivio de 2” de la serie 700, ambas fabricadas en acero inoxidable 316.
  • ​Artículo de Roger Molist, Ingeniero de Aplicaciones BERMAD Europe

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Bermad
BERMAD es un fabricante líder de sistemas de gestión de agua y otras válvulas de control de fluidos.
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Este artículo aspira a ilustrar el uso creciente de válvulas de control hidráulicas en las tecnologías limpias (Cleantech) como son los procesos de tratamiento de aguas residuales e industriales y los procesos de desalinización de agua de mar o salobre.

La gestión de presiones, el control de caudales y la protección frente a sobrepresiones en los procesos son una parte de las soluciones con válvulas hidráulicas en esos sectores. Una de las características principales de estas válvulas es el uso de materiales especiales en su fabricación. A diferencia de las instalaciones de abastecimiento para agua potable y riego, o los sistemas de protección contra incendios, el agua en bruto en estos procesos no es limpia y contiene además, concentraciones elevadas de componentes químicos. Esto condiciona la elección de los materiales de fabricación.

Por lo general se trata de agua con una concentración elevada de sales minerales: el agua de mar, por ejemplo, tiene una concentración de 20.000 ppm de cloruros. Durante el proceso de osmosis inversa, el producto resultante contiene el doble de esta cantidad. En estas condiciones de funcionamiento no es recomendable el uso de materiales estándar como la fundición dúctil, puesto que la corrosión extrema que se produciría dañaría seriamente la funcionalidad e integridad de los equipos a los pocos meses de uso.

Durante el proceso de desalinización del agua se inyectan también sustancias químicas al agua tratada que son altamente corrosivos. Por todo ello es imprescindible el uso de materiales adecuados que aseguren la vida útil de los equipos. 

Válvulas fabricadas con materiales especiales

En instalaciones a presión controladas por válvulas de control hidráulico se utilizan válvulas fabricadas con materiales especiales como son el NAB, el acero inoxidable Duplex y SuperDuplex, el Titanio, etc.  

Un ejemplo de instalación de este tipo de válvulas especiales es el proyecto realizado por una empresa israelí destinada a la protección de los reactores nucleares de Estados Unidos. La empresa diseñó un sistema portátil de osmosis inversa que puede transportarse en helicóptero en caso de situaciones de emergencia.

El sistema tiene una finalidad doble: inyectar agua al núcleo del reactor en caso de avería del sistema de refrigeración principal y controlar la entrada de agua en la caldera de vapor para la posterior generación de energía eléctrica.

Este proyecto piloto fue motivado a raíz de las conclusiones posteriores al desastre en la central nuclear de Fukushima (Japón) donde un fuerte seísmo interrumpió el suministro eléctrico a la central e hizo necesario el uso de agua de mar para enfriar el núcleo de los reactores, lo que agravó los efectos de la catástrofe.

El sistema fue diseñado y construido para utilizar agua de los equipos de protección contra incendios que se encuentran en las  proximidades de los reactores, donde la presión de suministro puede alcanzar los 34bar. El sistema también ha sido preparado para trabajar eventualmente con agua de mar.

Los ingenieros determinaron la necesidad de reducir la presión a unos valores admisibles para los equipos de filtrado posteriores, y evitar de esta forma, instalar equipos de filtración para altas presiones. En consecuencia se instaló una válvula reductora de presión especial (PRV) capaz de trabajar con agua de mar y reducir la presión de entrada a un valor constante de 4 o 8bar en función de la estación del año (en verano se requiere una presión más baja en el proceso de osmosis inversa).

El sistema requiere un caudal de funcionamiento de 140 m3/h por lo que los ingenieros de Bermad recomendaron una reductora de presión de 6” (DN150) de la serie 800, accionada por pistón y diseñada para trabajar con altas presiones (hasta PN40). La válvula se fabricó en acero inoxidable 316 ante la posibilidad de trabajar con agua de mar durante periodos de tiempo cortos. El circuito de control equipa un doble pilotaje que permite trabajar en dos regímenes de presión diferentes. La elección y cambio de régimen se determina en función de la señal de un sensor de temperatura en el interior del sistema.

Cuando la presión de entrada al sistema alcanza los 34bar, la válvula trabaja con un ratio de reducción muy elevado (8:1) lo que genera condiciones de cavitación extrema. Para proteger la integridad de la válvula se equipó con una jaula anti-cavitación doble de acero inoxidable, cuya función es disipar la energía de forma gradual evitando dañar la válvula.

Como medida de protección adicional, se instaló además una válvula de alivio de presión rápido de 2” (DN50) de la serie 700, aguas abajo de la reductora. La válvula de alivio, también fabricada íntegramente en acero inoxidable 316 tiene como objetivo respaldar el funcionamiento de la reductora y proteger el sistema en caso de un aumento de presión excesivo.