Válvula de compuerta frente a válvula de mariposa

A primera vista, no es sencillo decidir entre una válvula de compuerta y una de mariposa para una aplicación. Por lo tanto, es importante comprender las diferencias entre estos dos tipos de válvulas para evitar contratiempos innecesarios en una operación. Este artículo expone las similitudes y diferencias fundamentales entre una válvula de compuerta y una válvula de mariposa, que pueden verse en la figura 1, y examina su idoneidad para aplicaciones, ventajas y desventajas.

Tanto las válvulas de compuerta como las de mariposa se utilizan para abrir y cerrar el flujo, pero las válvulas de mariposa también pueden regular el flujo mediante el cierre parcial del disco. Las válvulas de mariposa pertenecen a la familia de las válvulas de cuarto de vuelta y pueden cerrarse mucho más rápido que las válvulas de compuerta, que son válvulas multivuelta. Las válvulas de compuerta son preferibles para sistemas de alta presión, mientras que las válvulas de mariposa son preferibles para tamaños de puerto más grandes.

Índice de contenidos

• Válvulas de compuerta
• Válvulas de Mariposa
• Válvulas de compuerta frente a válvulas de mariposa
• Preguntas frecuentes

Válvulas de compuerta

¿Cómo funciona una válvula de compuerta?

Una válvula de compuerta recibe su nombre de su disco, que se comporta como una compuerta al detener o permitir el flujo del medio. Tiene un funcionamiento sencillo en comparación con otras válvulas de control, lo que la convierte en una de las más utilizadas. Como una válvula de compuerta es una válvula de paso total, lo que significa que los orificios de la válvula tienen el mismo tamaño que el diámetro interior de las tuberías de conexión, hay muy poca resistencia a los medios líquidos o gaseosos que fluyen directamente a través de ella. Por lo tanto, la caída de presión a través de la válvula es bastante baja. Para una comprensión más amplia, lea nuestro artículo sobre válvulas de compuerta.

Accionamiento de una válvula de compuerta

Las válvulas de compuerta son válvulas multivueltas, lo que significa que el volante debe girar más de 360° para abrir o cerrar completamente la válvula. Al girar el volante en un sentido u otro, la puerta sube o baja a través del vástago. Cuando la compuerta está completamente levantada, el paso no está obstruido y el medio puede fluir. Cuando la compuerta está bajada, el medio queda bloqueado y no puede fluir. Las válvulas de compuerta no pueden modular o estrangular el caudal porque existe una relación no lineal entre el recorrido de la compuerta y el caudal. Si la compuerta está parcialmente abierta, el flujo chocará contra ella mientras se desplaza a través de la válvula, lo que hará que el flujo se mueva a mayor velocidad y cree turbulencias, factores ambos que provocan un mayor desgaste del disco y los asientos.

Los tres medios habituales para accionar una válvula de compuerta son manual, neumática o eléctricamente. El método manual requiere que un usuario in situ haga girar el volante para abrir o cerrar la válvula. Este método es el más rentable, ya que las válvulas de compuerta no suelen abrirse o cerrarse con frecuencia. Las soluciones neumática y eléctrica permiten accionar a distancia una válvula de compuerta. El accionamiento neumático requiere un sistema neumático in situ y el accionamiento eléctrico requiere energía eléctrica in situ.

Tipos de válvulas de compuerta

Como ya se ha mencionado, existen diferentes estilos de válvulas de compuerta. Tres factores suelen determinar el estilo de una válvula de compuerta: el tipo de compuerta, el tipo de bonete y el tipo de vástago.

El tipo compuerta se refiere al disco que bloquea el flujo cuando la válvula está cerrada, por ejemplo:

• Disco en cuña: La puerta tiene forma de cuña y se asienta sobre dos asientos inclinados. Esto proporciona una gran fuerza de acuñamiento que ayuda al sellado.
• Disco cuchillo: La puerta es una pieza de metal con un borde biselado como el de un cuchillo. Puede utilizarse para cortar fluidos espesos y sólidos secos.
• Doble disco: La puerta son dos discos que se asientan sobre dos asientos. Los discos se expanden alejándose unos de otros para proporcionar un cierre hermético.

El tipo de bonete se refiere a la forma en que el bonete está unido al cuerpo de la válvula. Puede ser:

• Jodido: Este es el tipo más sencillo de construcción del bonete y se utiliza normalmente en válvulas de pequeño tamaño.
• Atornillado: Estos bonetes se utilizan en válvulas más grandes y aplicaciones de alta presión.
• Soldado: El capó está roscado y la unión entre la carrocería y el capó está soldada. Esto ofrece una protección adicional contra las fugas.
• Sellado a presión: La estanqueidad de la junta entre el cuerpo y el bonete mejora a medida que aumenta la presión dentro de la válvula. Se utiliza normalmente para aplicaciones de alta presión por encima de 100 bar.

El tipo de tallo se refiere a la posición y la acción del tallo

• Ascendente frente a no ascendente: Las válvulas de compuerta de vástago ascendente requieren más espacio por encima de la válvula que las no ascendentes.
• Permanece dentro de la válvula y sale al abrirla: La salida de la válvula facilita la lubricación del vástago.

Materiales

El material correcto depende del servicio de fluido y de la temperatura de la aplicación. Los materiales comunes utilizados para una válvula de compuerta son:

• Cuerpo y capó: acero fundido, acero inoxidable, hierro fundido, bronce, latón y PVC
• Disco: acero inoxidable, polipropileno, teflón, revestido de caucho (por ejemplo, disco de cuña)
• Sello: EPDM, NBR, Teflon

Estos materiales permiten una amplia gama de aplicaciones, por lo que las válvulas de compuerta se aplican desde aplicaciones relativamente suaves, como la fontanería doméstica, hasta aplicaciones más corrosivas, como el uso en entornos de agua salada. Para más información, lea nuestra guía de resistencia química.

Válvulas de Mariposa

¿Cómo funciona una válvula de mariposa?

El funcionamiento esencial de una válvula de mariposa se consigue girando su maneta 90° o utilizando un actuador neumático o eléctrico. Esto hace girar el vástago de la válvula, que a su vez hace girar el disco. En la posición totalmente cerrada, el disco es perpendicular al flujo, y en la posición totalmente abierta, el disco es paralelo al flujo. La apertura o cierre parcial del disco puede conseguir caudales proporcionales o estrangulados. En el caso de una válvula de mariposa de gran tamaño o de una válvula utilizada en una aplicación líquida para la que un cierre rápido podría producir golpes de ariete, una válvula de mariposa puede accionarse mediante una caja de engranajes (figura 2, derecha). Sin embargo, el volante de la caja de cambios debe girar más de 90°, lo que elimina la velocidad de cierre relativamente rápida de la válvula de mariposa. Para una comprensión más completa, lea nuestro artículo sobre válvulas de mariposa.

Tipos de válvulas de mariposa

Hay dos temas clave cuando se habla de tipos de válvulas de mariposa: el cuerpo y el desplazamiento del vástago. El cuerpo se refiere a la forma en que el cuerpo de la válvula se conecta con la tubería, y el desplazamiento del vástago se refiere a si el vástago pasa por el centro del disco o está desplazado.

Los tipos de cuerpo de las válvulas de mariposa son:

• Doble brida: Este diseño se utiliza normalmente para válvulas de mariposa de mayor tamaño.
• Oblea: El diseño más rentable; intercalado entre dos bridas de tubo.
• Brida simple: Este diseño utiliza pernos y tuercas que pasan por los orificios de la válvula para conectarse a ambos lados de la tubería.
• Tipo de lengüeta: Este diseño tiene insertos roscados y se utilizan pernos para conectar las bridas de las tuberías a cada lado. Adecuado para retirar tuberías de un lado sin afectar al otro.
• Sin flequillo: Al igual que el estilo oblea, este diseño se intercala entre dos bridas de tubo.
• Extremos soldados a tope: Preparado para soldar directamente a las tuberías.
• Sección U: También se sujeta entre bridas de tuberías y es adecuado para el servicio de final de línea.

El vástago puede pasar por la línea central del disco (concéntrico) o estar desplazado por detrás de la línea central (excéntrico). El desplazamiento, que puede ser simple, doble o triple, se utiliza para reducir el rozamiento del disco contra el asiento al cerrar. Cuanto mayor es el desplazamiento, más se desplaza el disco hacia el cierre total antes de entrar en contacto con la junta. Cualquier roce con la junta puede reducir la vida útil de la válvula.

Las válvulas de mariposa de alto rendimiento están diseñadas específicamente para soportar aplicaciones más exigentes en términos de presión y temperatura.

A continuación se compara una válvula de mariposa de alto rendimiento con una válvula de mariposa estándar:

• Presión máxima de cierre: Aproximadamente 50 bar frente a aproximadamente 14 bar
• Cierre hermético: Por debajo de 260°C frente a por debajo de 120°C
• Cierre con fuga de asiento admisible: Por debajo de 538°C frente a por debajo de 425°C

Materiales

Los materiales del cuerpo y del asiento de la válvula deben elegirse cuidadosamente en función de las necesidades de la aplicación. Los materiales habituales del cuerpo son el hierro, el acero inoxidable, el acero al carbono, la aleación de níquel, la aleación de titanio y el bronce de aluminio y níquel. Estos materiales varían en peso y resistencia a la corrosión y a las temperaturas extremas.

Los materiales de asiento más comunes son EPDM, EPDM blanco, FKM, XNBR y NBR. Dependiendo del material del asiento, una válvula de mariposa puede utilizarse a temperaturas comprendidas entre -10 °C y 180 °C. También hay disponibles válvulas de mariposa de asiento elástico y metálico, que utilizan los mismos materiales que se indican aquí y están diseñadas para funcionar a temperaturas y presiones más extremas.

Válvulas de compuerta frente a válvulas de mariposa

Hay muchos factores a tener en cuenta a la hora de decidir si una válvula de compuerta o de mariposa es la correcta para una aplicación determinada. A continuación figuran algunas de las más importantes:

• El coste: Una válvula de mariposa suele ser menos costosa que una válvula de compuerta, especialmente en diámetros de puerto mayores.
• Espacio de instalación: Una válvula de mariposa ocupa menos espacio de instalación que una válvula de compuerta.
• Peso: Una válvula de mariposa pesa menos que una válvula de compuerta; esta última puede necesitar estructuras de soporte en diámetros de puerto mayores.
• Mantenimiento: Mientras que una válvula de mariposa es relativamente fácil de mantener, reparar o instalar debido a su pequeño tamaño y bajo peso, su disco central hace que no sea adecuada para sistemas que utilizan pigging y swabbing con fines de limpieza. En cambio, una válvula de compuerta es ideal para este tipo de mantenimiento.
• Operación: Una válvula de mariposa puede cerrar más rápido que una válvula de compuerta de diámetro de paso similar. Sin embargo, este hecho significa que las válvulas de mariposa son más susceptibles a los golpes de ariete.
• Regulación del caudal: Una válvula de mariposa puede modular o estrangular el caudal, mientras que una válvula de compuerta sólo puede ser on/off.
• Resistencia al flujo: Una válvula de compuerta ofrece menos resistencia al flujo y, por tanto, menos pérdida de carga que una válvula de mariposa.
• Presión: Las válvulas de compuerta pueden soportar presiones más altas que las válvulas de mariposa.

Aplicaciones

• Las válvulas de compuerta tienen una mayor estanqueidad, por lo que son más adecuadas para aplicaciones que requieren cero fugas.
• Las válvulas de mariposa son más adecuadas para aplicaciones que requieren modulación o estrangulación del caudal.
• Si no es necesario modular el caudal de un lodo, las válvulas de compuerta son preferibles a las de mariposa.
• Las válvulas de compuerta son más adecuadas para sistemas que requieren un flujo bidireccional e ininterrumpido.

Preguntas frecuentes

¿Qué es mejor, una válvula de compuerta o una válvula de mariposa?

Una válvula de compuerta tiene un cierre más fuerte y es más adecuada para aplicaciones de alta presión. Una válvula de mariposa es menos costosa y está disponible en tamaños muy grandes.

¿Puede utilizarse una válvula de mariposa en lugar de una válvula de compuerta?

Una válvula de mariposa puede utilizarse en lugar de una válvula de compuerta en sistemas de baja presión para los que algunas fugas no son una preocupación importante.