Válvula de mariposa frente a válvula de bola
Figura 1: Una válvula de mariposa (izquierda) y una de bola (derecha)
La elección de la válvula correcta para su aplicación es una tarea importante a la hora de diseñar un sistema de proceso. Las propiedades y características de una válvula determinan su idoneidad para una aplicación concreta. Sin embargo, para algunas aplicaciones, pueden funcionar varios tipos de válvulas diferentes.
Tanto las válvulas de mariposa como las de bola ofrecen ventajas únicas, por lo que elegir entre ellas en determinados procesos no es una elección difícil. Puede ser problemático cuando un proceso requiere características de la válvula que ambas tienen. Este artículo profundiza en el conocimiento de la válvula de mariposa frente a la válvula de bola para elegir la válvula correcta.
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¿Qué hace que las válvulas de mariposa y las de bola sean comparables?
En términos de mecanismos de funcionamiento, ambas válvulas son posiblemente las más simples de los tipos de válvulas disponibles. Se utilizan ampliamente en aplicaciones domésticas, comerciales e industriales para el control del flujo de fluidos en una amplia gama de temperaturas y presiones. Se trata de válvulas rotativas de un cuarto de vuelta (90° de giro desde totalmente cerrado hasta totalmente abierto). Ambos tipos de válvulas pueden controlarse manualmente, con un actuador eléctrico o con un actuador neumático. Las válvulas de mariposa y de bola son relativamente baratas, fáciles de mantener, fiables y tienen una vida útil más larga que otros tipos de válvulas.
Estas similitudes no significan que las válvulas sean intercambiables en todas las funciones del proceso. En cambio, sugiere y corrobora por qué debemos examinar más detenidamente las características de las válvulas y para qué aplicaciones utilizar cada una de ellas.
Comprender la válvula de mariposa
Figura 2: Componentes de una válvula de mariposa: volante (A), reductor (B), vástago (C), cuerpo (D), disco (E), junta (F) y empaquetadura (G)
Una válvula de mariposa tiene un disco (Figura 2 etiquetado E) accionado por una palanca o volante (Figura 2 etiquetado A). Cuando está cerrado, el disco es perpendicular a la dirección del flujo de la tubería. Una junta (figura 2, etiqueta F) que se asienta dentro del cuerpo de la válvula (figura 2, etiqueta D) garantiza un cierre hermético con el disco de la válvula. Existe una relación casi lineal entre la posición del vástago de una válvula de mariposa (Figura 2 etiquetada C) y el caudal. La válvula de mariposa puede controlarse manual, eléctrica o neumáticamente.
En diámetros mayores, las válvulas de mariposa suelen considerarse más baratas que las de bola. Tienen la menor cantidad de piezas y son relativamente ligeras, por lo que requieren menos apoyo. La ventaja de peso de las válvulas de mariposa respecto a las de bola puede ser significativa en diámetros de tubería mayores. Existe una mayor probabilidad de fuga en las diferencias de alta presión entre los lados del disco de una válvula de mariposa y la junta en comparación con una válvula de bola. Además, en aplicaciones con grandes diámetros de tuberías, esta diferencia de presión tan elevada dificulta la apertura de la válvula, por lo que se requiere una válvula de derivación para equilibrar la presión de ambos lados antes de poder abrir la válvula.
Hay una caída de presión a través de la válvula de mariposa, ya que el disco permanece dentro del flujo incluso cuando está completamente abierto. Esto dificulta el uso de las válvulas de mariposa en flujos de proceso que necesitan ser piggeados, como en la industria del petróleo y el gas. Las válvulas de mariposa son típicamente válvulas ON/OFF y no son adecuadas para el control preciso del flujo de fluidos.
Comprender la válvula de bola
Figura 3: Componentes de una válvula de bola. Mango (A), tornillo/perno del mango (B), eje (C), empaquetadura (D), asiento (E), bola (F), cuerpo (G)
Una válvula de bola tiene una bola esférica hueca (Figura 3 etiquetada F) que pivota en uno o ambos extremos. El extremo superior de la bola está unido a un eje (figura 3, letra C), que se hace girar mediante una manivela (figura 3, letra A) para cambiar la posición de la válvula y abrirla o cerrarla. Cuando está completamente abierto, el orificio de la bola se encuentra en paralelo a la dirección del flujo de la tubería. La bola descansa sobre un asiento (Figura 3 etiquetada E) dentro del cuerpo de la válvula (Figura 3 etiquetada G). La válvula de bola puede controlarse manual, eléctrica y neumáticamente.
Las válvulas de bola también pueden tener tres o cuatro direcciones de flujo en un orificio en forma de T o L. Obtenga más información sobre las características de caudal de una válvula de bola en nuestro artículo técnico sobre el control del caudal de fluidos con válvulas de bola.
El orificio de una válvula de bola puede variar desde un tamaño menor que el diámetro de la tubería (puerto reducido o agujero reducido), un tamaño igual al diámetro de la tubería (puerto completo) o un diseño de puerto en V. El diseño de la bola afecta a las características del flujo. Una válvula de bola puede tener una caída de presión a través de la válvula en una válvula de bola de puerto reducido o una caída de presión casi nula en una válvula de bola de puerto completo, mientras que un diseño de puerto en V es ideal para un control de flujo estable.
A diferencia de las válvulas de mariposa, las válvulas de bola tienen cero fugas cuando están completamente cerradas. La presión del fluido aguas arriba de la válvula empuja la bola contra la junta, asegurando una posición de cierre positiva. Las válvulas de bola se abren fácilmente con una diferencia de presión elevada en ambos lados de la válvula y, por lo tanto, no requieren una derivación para equilibrar la presión.
Ventajas e inconvenientes
Aunque las válvulas de mariposa y las de bola comparten algunas similitudes, tienen claras diferencias que pueden suponer una ventaja sobre la otra en aplicaciones específicas. A continuación se presenta una comparación que muestra las características de cada válvula y su ventaja frente a la otra.
Tabla 1: Válvula de bola frente a válvula de mariposa
| Válvula de mariposa | Válvula de bola | |
| Peso | Peso más ligero incluso con diámetros de tubo mayores | Muy pesado en el diámetro de la tubería más grande y puede requerir apoyo |
| Espacio de instalación | Requiere un espacio de instalación menor | Requiere mayor espacio que una válvula de mariposa |
| Tamaño | Adecuado para tubos de mayor diámetro (por encima de DN 150), especialmente por su ligereza | Más adecuado para tubos de menor diámetro (por debajo de DN 50) |
| Fuga | Propenso a las fugas en una diferencia de presión elevada | Proporciona un cierre hermético incluso con una diferencia de presión elevada |
| Coste | Más barato que una válvula de bola, sobre todo para los tamaños más grandes | Más caro en comparación con una válvula de mariposa |
| Control de flujo | Adecuado para el control ON/OFF, pero puede utilizarse para el control proporcional. | Funciona bien tanto para el control ON/OFF como para la modulación |
| Restricción del flujo | El disco de la válvula restringe el flujo creando una caída de presión. | Las válvulas de bola de paso total no tienen pérdida de carga. |
| Estilo de conexión | Tiene un estilo de brida con un diseño de lengüeta u oblea | Una amplia gama de tipos de conexión con roscas o bridas |
Criterios de selección
Antes de elegir entre una válvula de mariposa y una de bola, se pueden tener en cuenta los siguientes criterios:
- Aplicación: Las válvulas de mariposa se utilizan comúnmente en los procesos basados en el agua, como las aguas residuales, la producción de cerveza y soda, etc. Son populares en las industrias química, agrícola, de tratamiento de residuos y alimentaria, en parte porque son fáciles de limpiar. Las válvulas de bola pueden manejar tanto líquidos como gases con algunas partículas sólidas (lodos). Son comunes en las plantas de proceso, las centrales eléctricas, el refinado de petróleo y la prospección de petróleo y gas, ya que se pueden pigar para su limpieza.
- Capacidad de flujo: Las válvulas de mariposa pueden proporcionar una mayor capacidad de flujo, ya que están disponibles en un diámetro de tubería mayor que una válvula de bola.
- sellado Las válvulas de bola proporcionan un cierre hermético en aplicaciones de proceso que requieren cero fugas al cerrarse.
- Condición de funcionamiento: Las válvulas de bola pueden funcionar hasta 1.000 bares y 400 grados centígrados. Las válvulas de mariposa suelen funcionar a presiones (menos de 50 bares) y temperaturas (menos de 250 grados centígrados) más bajas.
- Regulación del caudal: Ambos tipos de válvulas pueden utilizarse para el control on/off y el control proporcional, pero las válvulas de bola se utilizan normalmente para el control proporcional debido a la mejor regulación del caudal.
- Puertos: Una válvula de mariposa sólo puede tener dos puertos, mientras que una válvula de bola puede tener más de dos puertos.
Conclusión
Una buena comprensión de los requisitos del proceso y de las características de la válvula de mariposa frente a la de bola ayuda a seleccionar la válvula correcta. Hay que tener en cuenta múltiples requisitos del proceso, como la presión de funcionamiento, la precisión del control y el tipo de fluido, que definirán la válvula más adecuada. En algunas aplicaciones, ambas válvulas pueden ser suficientes, y la elección puede ser entre el coste y la facilidad de mantenimiento de las válvulas. En otras aplicaciones, el diámetro de la tubería puede ser el único parámetro que decida qué válvula puede utilizarse.