¿Qué es una válvula mariposa?
Figura 1: Válvula mariposa
Las válvulas mariposa son válvulas de cuarto de vuelta populares para servicios de apertura/cierre o modulación. Son ligeras, ocupan poco espacio, tienen un funcionamiento rápido y están disponibles en tamaños de orificio grandes. La "mariposa" es un disco conectado a un eje. Cuando la válvula se abre, el disco gira, permitiendo el paso del fluido. Se cierra cuando el eje gira el disco un cuarto de vuelta hasta una posición perpendicular a la dirección del flujo. En este artículo, aprenderá cómo funciona una válvula mariposa, los diferentes tipos de válvulas mariposa, qué opciones de accionamiento están disponibles para estas válvulas y más.
Tabla de contenidos
- Válvulas mariposa frente a otros tipos de válvulas
- ¿Cómo funciona una válvula mariposa?
- Tipos de conexión de válvulas mariposa
- Accionamiento de válvulas mariposa
- Criterios de selección
- Símbolo de válvula mariposa
- Preguntas frecuentes
Válvulas mariposa frente a otros tipos de válvulas
Elegir una válvula mariposa sobre otros tipos de válvulas puede ser ventajoso por varias razones:
- Forma constructiva compacta: Las válvulas mariposa son compactas y ligeras, lo que las hace ideales para aplicaciones donde el espacio es limitado. Esto es particularmente beneficioso en sistemas de tuberías grandes donde el peso y el espacio son factores críticos.
- Rentabilidad: Las válvulas mariposa son generalmente más rentables que otros tipos de válvulas, especialmente en tamaños más grandes. Su diseño más simple y menor cantidad de componentes contribuyen a costos de fabricación y mantenimiento más bajos.
- Operación rápida: Al igual que las válvulas de bola, las válvulas mariposa son válvulas de cuarto de vuelta que permiten una apertura y cierre rápidos. Esto las hace adecuadas para aplicaciones que requieren un cierre rápido o una operación frecuente.
- Control de flujo: El ángulo del disco controla el caudal a través de la válvula.
- Amplia gama de tamaños: Las válvulas mariposa están disponibles en una amplia gama de tamaños, adecuadas tanto para aplicaciones a pequeña como a gran escala.
Conozca los otros tipos de válvulas en nuestro artículo de descripción general de válvulas.
¿Cómo funciona una válvula mariposa?
Una válvula mariposa es una válvula de cuarto de vuelta, lo que significa que la manija (Figura 2 etiquetada A) debe girarse 90° para abrir o cerrar completamente la válvula. La manija gira el vástago (Figura 2 etiquetada B), que rota el disco (Figura 2 etiquetada D). Cuando la válvula se cierra, el disco presiona contra el sello (Figura 2 etiquetada E).
Además, el ángulo del disco afecta el caudal a través de la válvula. Esto hace que la válvula mariposa sea una excelente opción para el control de flujo más allá del control de apertura/cierre. La Figura 2 muestra los componentes típicos de una válvula mariposa.
Figura 2: Diagrama de válvula mariposa con partes de la válvula mariposa: manija (A), vástago (B), conexión (wafer o lug) (C), disco (D) y sello (E).
Tipos de conexión de válvulas mariposa
Las válvulas mariposa pueden conectarse a un sistema de tuberías de diferentes maneras. Dos conexiones comunes son los tipos wafer y lug. La diferencia más importante entre los dos es que las válvulas mariposa tipo lug son adecuadas para servicios de final de línea y aislamiento, mientras que las válvulas mariposa tipo wafer no lo son.
Figura 3: Tipos de conexión de válvulas mariposa: tipo wafer (izquierda) y tipo lug (derecha).
Válvula mariposa tipo wafer
Las válvulas mariposa tipo wafer (Figura 3 izquierda) generalmente tienen cuatro orificios que se alinean con la conexión de la tubería. Se ajustan perfectamente entre las bridas de la tubería, y su sello de goma proporciona un cierre hermético entre la válvula y la brida. Como se observa en la Figura 4, los tornillos roscados en ambos lados pasan a través de los orificios de la válvula y se fijan a la tubería con una tuerca en cada lado. Las válvulas mariposa tipo wafer no pueden utilizarse para servicios de final de línea o necesidades de aislamiento. Para el mantenimiento, es necesario cerrar toda la línea.
Figura 4: Los tornillos roscados en ambos lados pasan a través de los orificios de la válvula mariposa.
Válvula mariposa tipo lug
Las válvulas mariposa tipo lug típicamente tienen cuatro o más orificios roscados en cada cara. Como se observa en la Figura 5, los tornillos en ambos lados de la válvula pasan a través de los orificios de conexión en la brida de la tubería y se insertan en los orificios roscados de la válvula. Este estilo de conexión permite que las válvulas mariposa tipo lug sean adecuadas para servicios de final de línea. Además, un lado de la tubería puede aislarse y desconectarse de la válvula sin cerrar toda la línea. Se recomienda una brida ciega cuando se utiliza una válvula mariposa tipo lug para servicios de final de línea.
Figura 5: Los tornillos conectan la válvula mariposa tipo lug a la tubería en ambos extremos.
Accionamiento de válvulas mariposa
Las válvulas mariposa pueden operarse manualmente mediante manijas y engranajes o automáticamente mediante actuadores eléctricos o neumáticos. A continuación, se presenta una breve descripción de los diferentes tipos de métodos de accionamiento.
Válvulas mariposa manuales
Las válvulas mariposa accionadas manualmente son económicas y fáciles de operar. Los dos métodos comunes son:
- Palanca de apriete: Una palanca de apriete es común en válvulas mariposa pequeñas. La manija tiene un tope de bloqueo que fija la válvula en posición abierta, parcialmente abierta o cerrada. Se puede ver un ejemplo en la Figura 4 (izquierda).
- Volante y caja de engranajes: Estos se utilizan para válvulas mariposa más grandes. Emplean una caja de engranajes para aumentar el par a expensas de una menor velocidad de apertura/cierre. Las válvulas operadas por engranajes también son autobloqueantes (no pueden ser accionadas en sentido inverso) y pueden equiparse con indicadores de posición. Se puede ver un ejemplo en la Figura 4 (derecha).
Figura 6: Válvulas mariposa accionadas manualmente: palanca de apriete (izquierda) y volante con caja de engranajes (derecha).
Válvulas mariposa automáticas
El término válvula mariposa automática se refiere a válvulas mariposa que no son accionadas manualmente (es decir, válvulas mariposa eléctricas y neumáticas). Los actuadores para estas válvulas generalmente tienen características de accionamiento manual auxiliar e indicadores de posición en la parte superior.
Válvulas mariposa eléctricas
Una válvula mariposa eléctrica se refiere a una válvula mariposa regular con un actuador eléctrico en lugar de una palanca de apriete o un volante. Los actuadores eléctricos pueden integrarse rápidamente en un sistema para automatización porque son fáciles de instalar y cablear. Es común que estos actuadores utilicen bridas ISO 5211 para montarse en el vástago y eje de la válvula.
Figura 7: Una válvula mariposa eléctrica
Válvulas mariposa neumáticas
Las válvulas mariposa neumáticas utilizan un actuador neumático rotativo para operar la válvula mariposa. Para una instalación sencilla, los actuadores neumáticos pueden tener una brida ISO 5211 para el montaje en la válvula mariposa y una interfaz NAMUR para el montaje de la válvula solenoide. Al igual que sus homólogas eléctricas, las válvulas mariposa neumáticas se encuentran en diversas industrias. Sus principales ventajas sobre los actuadores eléctricos son que operan significativamente más rápido y a menudo pueden utilizarse en entornos donde podrían ocurrir explosiones. Nota: No todos los actuadores neumáticos tienen aprobación (por ejemplo, ATEX) para entornos explosivos.
Figura 8: Una válvula mariposa neumática
Criterios de selección
Considere los siguientes criterios al seleccionar una válvula mariposa:-
Accionamiento
- Manual: Sencillo, económico y no requiere energía
- Eléctrico: Preciso, de operación lenta y la opción más costosa
- Neumático: De operación rápida, potencialmente adecuado para entornos explosivos
- Diámetro interno nominal: Una de las principales ventajas de las válvulas mariposa es que varían desde muy pequeñas hasta muy grandes. Por ejemplo, pueden oscilar entre 1" y 28" (DN 25 a DN 700).
- Voltaje: Para válvulas mariposa eléctricas, asegúrese de que el actuador coincida con la fuente de alimentación. Los actuadores eléctricos pueden funcionar con CC o CA a varios voltajes.
- Conexión: Elija entre tipo lug y tipo wafer dependiendo de si necesita servicio de final de línea o no, respectivamente.
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Material de la vivienda
- Fundición de hierro: Las válvulas mariposa de fundición de hierro pueden funcionar en un rango de temperatura más amplio que las válvulas mariposa de acero inoxidable.
- Acero inoxidable: Las válvulas mariposa de acero inoxidable se seleccionan típicamente para aplicaciones sanitarias (por ejemplo, industria alimentaria).
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Material del sello
- EPDM: El EPDM funciona hasta 120 °C (248 °F) y es la opción preferida para aplicaciones de agua potable porque no influye en el sabor del agua.
- FKM: El FKM funciona hasta 180 °C (356 °F)
- NBR (caucho nitrílico): El NBR funciona hasta 85 °C (185 °F)
- NBR (contiene carboxilo): El NBR que contiene carboxilo funciona hasta 110 °C (230 °F)
- EPDM blanco: El EPDM blanco funciona hasta 80 °C (176 °F)
- PTFE/Silicona: El PTFE/Silicona funciona hasta 200 °C (392 °F)
Símbolo de válvula mariposa
El símbolo de la válvula mariposa se asemeja mucho a la válvula real. Dos T laterales representan las conexiones de tubería y brida, y una línea diagonal con una esfera en su centro representa el disco de la válvula.
Figura 9: Símbolo de válvula mariposa
Preguntas frecuentes
¿Para qué se utiliza una válvula mariposa?
Las válvulas mariposa se utilizan para el control de fluidos de encendido/apagado o modulado en diversas aplicaciones industriales.
¿Se puede usar una válvula mariposa para gas?
Sí, las válvulas mariposa pueden utilizarse para líquidos y gases, pero no para sólidos a granel.
¿Cuál es la ventaja de una válvula mariposa?
Las válvulas mariposa son ligeras, especialmente en tamaños grandes, y pueden utilizarse tanto para control de fluidos de encendido/apagado como modulado.
¿Se puede utilizar una válvula mariposa para el control de caudal?
Sí. Existe una relación entre el ángulo del disco y el caudal. No es una relación lineal, pero las hojas de datos del fabricante deberían ofrecer orientación sobre la relación.
¿Se puede instalar una válvula mariposa al revés?
Técnicamente, una válvula mariposa puede instalarse al revés. Sin embargo, no se recomienda porque puede afectar negativamente a los sellos y aumentar la turbulencia a través de la válvula.
¿Las válvulas mariposa tienen una dirección de flujo?
Sí. Las válvulas mariposa tienen una dirección de flujo. Puede haber una flecha estampada en el cuerpo de la válvula para indicar la dirección.
¿Las válvulas mariposa necesitan juntas?
Muchas válvulas mariposa tienen asientos resilientes incorporados y no requieren juntas. Sin embargo, las válvulas mariposa con asientos metálicos requerirán juntas.
