Diferencias de diseño de las válvulas de mariposa
Figura 1: Válvula de mariposa
Las válvulas de mariposa se encuentran entre las válvulas industriales de cuarto de vuelta más populares que controlan diferentes sistemas de paso de fluidos. Se presentan en distintos diseños y ofrecen diversas ventajas, como el mando de cuarto de vuelta, unas dimensiones reducidas para su uso en zonas con espacio limitado y una excelente capacidad de control. También son ligeros, más baratos y permiten un elevado coeficiente de caudal, lo que los hace útiles en muchas aplicaciones. Sin embargo, sus diseños los hacen difíciles de limpiar y propensos a la cavitación y el estrangulamiento. El estrangulamiento se limita a una presión diferencial baja. En este artículo se analizan las distintas opciones de diseño disponibles para las válvulas de mariposa.
Índice de contenidos
- ¿Qué es una válvula de mariposa?
- Tipos de válvulas de mariposa
- Válvulas de mariposa Ventajas e inconvenientes
- Aplicaciones de las válvulas de mariposa
- Preguntas frecuentes
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¿Qué es una válvula de mariposa?
Una válvula de mariposa es una válvula de un cuarto de vuelta que funciona de forma similar a una válvula de bola. Como su nombre indica, la mariposa es un disco conectado a una varilla o husillo que se abre y se cierra de forma que recuerda al aleteo de una mariposa. La válvula de mariposa se cierra cuando el vástago gira el disco 90° hasta una posición perpendicular a la dirección del caudal, restringiendo así el flujo. Se abre cuando el disco gira hacia atrás para permitir el flujo del material. Las válvulas de mariposa se utilizan en muchos sectores para servicios de estrangulación, cierre o modulación para controlar el caudal de medios (gas, líquido o lodos) a través de sistemas industriales. Permiten el flujo de fluidos en una sola dirección. Lea nuestro artículo sobre válvulas de mariposa para obtener más información.
Tipos de válvulas de mariposa
Las válvulas de mariposa tienen diferentes diseños, cada uno de los cuales sirve para aplicaciones y rangos de presión específicos. Se clasifican de diferentes maneras, incluyendo su diseño de cierre de disco, función, diseño de conexión, método de control o actuación, velocidad del actuador y material del asiento.
Basado en el diseño del cierre del disco
Las válvulas de mariposa pueden ser concéntricas o excéntricas en función de la posición del husillo o del vástago con respecto al disco y de la superficie de asiento sobre la que cierra el disco.
Válvulas de mariposa céntricas o concéntricas
Las válvulas de mariposa concéntricas son adecuadas para aplicaciones de baja presión. Una válvula de mariposa concéntrica es el tipo más básico. El husillo pasa por la línea central del disco, situado en el centro del orificio del tubo. El asiento de la válvula se encuentra en la periferia interior del cuerpo de la válvula. El disco entra en contacto con el asiento a unos 85° durante una rotación de 90°. Este diseño se conoce como de asiento elástico porque depende del asiento de goma para sellar eficazmente el flujo cuando está cerrado.
Válvulas de mariposa excéntricas
Las válvulas de mariposa excéntricas tienen el vástago pasando por detrás de la línea central del disco, en el lado opuesto del disco a la dirección del flujo. Estas válvulas pueden ser de compensación simple, doble o triple.
- Desplazamiento simple: El vástago está situado justo detrás de la línea central.
- Doble compensación: También denominadas doblemente excéntricas, estas válvulas tienen el vástago detrás del disco con un desplazamiento adicional hacia un lado, lo que permite que el disco roce sobre el asiento durante sólo 1-3° de rotación durante el cierre.
- Válvula de mariposa de triple offset (TOV o TOBV): Son similares a las válvulas de doble offset, pero el tercer offset hace que estas válvulas sean más eficaces y resistentes al desgaste.
Figura 2: Una válvula de mariposa de desplazamiento cero con palanca (izquierda) y una válvula de mariposa excéntrica con volante y reductor (derecha).
Basado en la construcción de la carrocería y el diseño de las conexiones
Válvulas de mariposa tipo wafer
Una válvula de mariposa tipo wafer presenta el diseño más económico. Se intercala entre dos bridas de tubería para permitir el flujo y el sellado contra presiones diferenciales bidireccionales y reflujo en sistemas de flujo universal. Es ligero y ofrece un menor coste inicial y de instalación.
Estas válvulas pueden tener o no orificios de brida fuera de su cuerpo (figura 3, izquierda). Las bridas se conectan a las tuberías mediante largos pernos que atraviesan todo el cuerpo de la válvula. Las juntas, las juntas tóricas y las caras planas de la válvula consiguen el sellado entre la válvula y las bridas de la tubería.
Válvulas de mariposa con bridas
Las válvulas de mariposa con bridas utilizan un disco o álabe montado centralmente en un eje, vástago o brida, que actúa como eje del disco giratorio. Estas válvulas tienen dos bridas en cada extremo (figura 3, centro), lo que les confiere una mayor cara frontal que las válvulas de orejetas u obleas. La posición y la dirección del disco con respecto a las bridas determinan la dirección del caudal.
Las válvulas de mariposa con bridas pueden ser rotativas, neumáticas o hidráulicas, con aplicaciones en distribución de agua, servicios químicos y ventilación, entre otros.
Válvulas de mariposa soldadas a tope
Las válvulas de mariposa soldadas a tope son válvulas de doble o triple asiento resistentes a temperaturas extremas, presión y corrosión. Esto las hace adecuadas para su uso en sistemas de calefacción, gas natural, energía, productos químicos, refinerías y servicios químicos.
Válvulas de mariposa de orejetas
Estos tipos de válvulas tienen insertos roscados (orejetas) fuera de la válvula (figura 3, derecha). Tienen patas salientes que proporcionan orificios para pernos que coinciden con los de la tubería y las bridas, y la válvula se instala entre dos bridas utilizando un juego de pernos para cada brida. La instalación permite dar servicio sin salida o eliminar las tuberías aguas abajo sin afectar al otro lado. En la tabla siguiente se comparan las válvulas de mariposa de orejetas y las de obleas.
Figura 3: Tipos de conexión de las válvulas de mariposa; A: Válvula de mariposa tipo wafer, B: Válvula de mariposa con bridas, y C: válvula de mariposa con orejetas
Válvulas de mariposa tipo lug vs. tipo wafer
| Válvula de mariposa de orejetas | Válvula de mariposa tipo wafer |
| Adecuada como válvula final | No apto como válvula final |
| Más fácil de centrar | Difícil de centrar |
| Menos sensible a las diferencias extremas de temperatura | Inadecuado para aplicaciones de alta temperatura |
| Más pesado con tallas más grandes | Más ligero |
| Sólo se necesitan pernos para la instalación de la válvula | Tornillos y tuercas necesarios para la instalación de la válvula |
| Más caro | Menos costoso |
| Difícil de instalar | Fácil de instalar |
En función del material del asiento
El asiento es contra lo que sella el disco para permitir o cerrar el flujo. Las válvulas de mariposa tienen asientos de materiales blandos o metálicos, según la aplicación y el coste. Las válvulas baratas pueden tener asientos insustituibles o irreparables moldeados en el cuerpo. Suelen ser de metal. En cambio, la mayoría de las válvulas de precisión tienen asientos blandos. Estos asientos no están fijados permanentemente a la carrocería y pueden repararse y sustituirse.
Válvulas de mariposa de asiento metálico
Estas válvulas tienen ambos lados de la junta hechos de un material metálico como acero, cobre, grafito, combinaciones, aleaciones o cualquier otro material duro. Aunque estas juntas son resistentes a las altas temperaturas, la abrasión y la corrosión, tienen un rendimiento de estanquidad relativamente bajo.
Válvulas de mariposa de asiento blando
Un lado de las válvulas de mariposa de asiento blando es de material metálico como el acero. El otro tiene un material blando, elástico y no metálico, como el caucho o el tetrafluoroetileno, que proporciona un sellado excelente. Sin embargo, esta junta no es resistente a las altas temperaturas, se desgasta rápidamente y tiene malas propiedades mecánicas.
Según el método de actuación
El actuador de la válvula de mariposa acciona el vástago y el disco, controlando la apertura y el cierre de la válvula. El accionamiento puede ser manual (palanca o manual) o automático (eléctrico, neumático o hidráulico).
Accionamiento manual
Los actuadores manuales de válvulas de mariposa se accionan manualmente con una palanca manual o un engranaje para abrir o cerrar la válvula. Son baratas y muy aplicables en sistemas remotos que pueden carecer de acceso a la electricidad. Sin embargo, las válvulas accionadas por engranajes son autoblocantes y se utilizan para válvulas de mariposa ligeramente más grandes. Una válvula de mariposa con palanca manual puede verse en la Figura 4 rotulada A.
Accionamiento automático
Se trata de actuadores motorizados que permiten controlar a distancia las válvulas de mariposa. Son más caros que los actuadores manuales y permiten accionar rápidamente válvulas más grandes. Los actuadores automáticos también pueden diseñarse para fallo de apertura o fallo de cierre para mantener la válvula cerrada o abierta en caso de fallo del actuador.
Los actuadores automáticos pueden ser:
- Eléctrico: Utilice un motor eléctrico y permita el funcionamiento manual, semiautomático o automático para controlar las válvulas (Figura 4 etiquetada B).
- Neumático Actuadores automáticos o semiautomáticos que utilizan aire comprimido para mover un pistón o diafragma para controlar el movimiento de la válvula (Figura 4 etiquetada C).
- Hidráulica: Requieren presión hidráulica para mover un pistón o una membrana y abrir o cerrar una válvula de forma automática o semiautomática.
Figura 4: Válvula de mariposa manual (A), válvula de mariposa de accionamiento eléctrico (B) y válvula de mariposa de accionamiento neumático (C)
Válvulas de mariposa Ventajas e inconvenientes
Ventajas de las válvulas de mariposa
- Disponibles en grandes tamaños, desde DN 40 hasta más de DN 5000 para diversas aplicaciones industriales
- Diseño compacto y ligero
- Puede utilizarse con medios químicos o corrosivos a altas temperaturas
- Alto coeficiente de caudal
- Caída de presión mínima y rápida recuperación de la presión
- Tiene un cierre hermético
- Cuarto de vuelta, que permite un cierre o apertura más rápidos
Desventajas de las válvulas de mariposa
- Dificultad con los lodos
- Sólo estrangulación de baja presión diferencial
- Posible cavitación y asfixia
- El movimiento del disco no guiado se ve afectado por la turbulencia del flujo
- Difícil de limpiar
Aplicaciones de las válvulas de mariposa
Las válvulas de mariposa tienen una amplia gama de aplicaciones en:
- Servicios químicos
- HVAC
- Manipulación de petróleo, gas y combustible
- Tratamiento de aguas y residuos
- Aplicaciones de aire o gas comprimido
- Servicios de vacío
- Construcción naval
- Productos farmacéuticos
- Suministro de agua
- Procesamiento de alimentos
- Protección contra incendios
Preguntas frecuentes
¿Qué es una válvula de mariposa?
Una válvula de mariposa es una válvula de movimiento giratorio de un cuarto de vuelta que controla el flujo de fluidos o medios, permitiendo un control rápido, una caída de baja presión y una recuperación de alta presión.
¿Son bidireccionales las válvulas de mariposa?
Como la mayoría de las válvulas industriales, las válvulas de mariposa pueden ser bidireccionales. Sin embargo, suelen tener una dirección de flujo preferente que ayuda a reducir el par y a prolongar su vida útil.
¿Qué es una válvula de mariposa con orejetas?
Las válvulas de mariposa con orejetas tienen orejetas roscadas en las bridas para las uniones atornilladas. Estas válvulas suelen estar compuestas de metales y son adecuadas para servicios de final de línea.
