¿Qué es una válvula de mariposa?

Una válvula de mariposa es un dispositivo de control de caudal compacto, económico y de un cuarto de vuelta para regular o aislar el caudal de líquidos, gases o sólidos en una tubería. Su disco gira para permitir o bloquear el paso del fluido. Recibe su nombre de su disco, que se asemeja a una mariposa.

Conocida por su diseño ligero y sus requisitos mínimos de espacio, la válvula de mariposa es una opción popular en diversas aplicaciones industriales. Ofrece menores costes de instalación que las válvulas de compuerta, globo o bola, por lo que es ideal para tuberías de gran diámetro. Al tener menos piezas móviles, requiere menos mantenimiento y ofrece un rendimiento fiable a lo largo del tiempo.

Las válvulas de mariposa son versátiles e ideales para sistemas de presión baja a media en los que se necesita resistencia a la corrosión y estanqueidad. Pueden accionarse manualmente o con actuadores neumáticos y eléctricos, según las necesidades de la aplicación. Su capacidad de flujo bidireccional y su rápido accionamiento de un cuarto de vuelta las hacen perfectas para un control rápido del flujo, especialmente en situaciones de cierre de emergencia.

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¿Cómo funciona una válvula de mariposa?

Una válvula de mariposa regula el caudal un cuarto de vuelta. El disco de la válvula gira 90 grados para bloquear o liberar el caudal. En la posición cerrada, el disco está perpendicular al flujo y sella. En la posición abierta, el disco se alinea en paralelo al flujo para que los líquidos, gases o sólidos puedan pasar con una resistencia mínima. El caudal puede controlarse seleccionando el ángulo del disco de la válvula entre 20 y 70 grados.

Componentes de una válvula de mariposa

Una válvula de mariposa consta de unos pocos componentes que permiten un control eficaz del flujo en diversas industrias. A continuación se ofrece un breve resumen de los componentes más importantes:

1. Cuerpo
El cuerpo de la válvula de mariposa es la estructura central que aloja todos los componentes principales de la válvula. Está fabricado con materiales robustos y proporciona un recinto seguro y estanco para los componentes internos de la válvula. Los tipos de cuerpo más comunes son oblea, orejeta y brida doble.

2. Disco
El disco es la parte giratoria que controla el flujo del fluido. El material y el diseño del disco (céntrico o excéntrico) son fundamentales para el rendimiento, especialmente en aplicaciones corrosivas o de media presión.

3. Eje
El eje conecta el disco al actuador y transmite la fuerza de rotación.

4. Manguito (asiento para válvulas de mariposa excéntricas)
El revestimiento asegura un sellado hermético entre el disco y el cuerpo, evitando así las fugas. Los materiales varían en función del medio, la presión y la temperatura.

5. Actuador
El actuador se utiliza para accionar la válvula. Los actuadores pueden ser manuales, neumáticos, eléctricos o hidráulicos.

Formas del cuerpo de las válvulas de mariposa

Los cuerpos de las válvulas de mariposa están diseñados para las distintas conexiones de bridas de tuberías y requisitos de presión. El tipo de cuerpo depende de los requisitos de instalación del sistema y del nivel de presión que debe soportar la válvula.

1. Wafer (brida intermedia)
El cuerpo wafer encaja entre dos bridas de la tubería y se sujeta mediante pernos que atraviesan las bridas y recorren el cuerpo. Es una opción ligera y muy rentable.

2. Orejeta (compuerta de cierre)
La carcasa de la compuerta de cierre tiene orificios roscados (orejas) que permiten atornillarla a las bridas. Suele utilizarse cuando es necesario desmontar la válvula sin afectar a las tuberías de ambos lados.

3. Sección en u (brida doble)
La carcasa de doble brida ofrece la máxima estabilidad con bridas a ambos lados para una instalación segura. Se sujeta mediante pernos que atraviesan las bridas y el cuerpo. Este diseño se utiliza sobre todo para válvulas de mayores dimensiones.

Tipos de válvulas de mariposa

Las válvulas de mariposa centradas de InterApp incluyen la Bianca con revestimiento de PTFE y las Aquaria plus, Desponia y Desponia plus con revestimiento de elastómero. La gama se completa con la válvula de mariposa de doble excentricidad Elara y la válvula de mariposa de triple excentricidad Titania

1. Válvulas de mariposa centradas (concéntricas)
Las válvulas de mariposa céntricas tienen el eje en el centro del cuerpo, el disco y el manguito. Este diseño es rentable e ideal para aplicaciones de baja a media presión, pero no es adecuado para aplicaciones de alta presión o funcionamiento con presiones diferenciales elevadas.

2. Válvulas de mariposa de doble excentricidad
La válvula de doble excentricidad tiene dos desplazamientos que reducen la fricción entre el disco y el asiento. Este diseño permite aplicaciones de alta presión y alta temperatura. Estas válvulas se utilizan habitualmente en industrias como la generación de energía, la distribución de agua y las aplicaciones de vapor, y ofrecen una larga vida útil en aplicaciones de servicio pesado.

3. Válvulas de mariposa de triple excentricidad
La válvula de triple excentricidad añade un tercer desplazamiento angular que elimina la fricción entre el disco y el asiento, por lo que no presenta fugas. Estas válvulas están diseñadas para las temperaturas y presiones más altas que puede soportar una válvula de mariposa, por lo que son la mejor elección para las aplicaciones industriales más críticas.

Ventajas de las válvulas de mariposa

Las válvulas de mariposa ofrecen una serie de ventajas que las convierten en la opción preferida en diversas industrias.

Principales ventajas:

Diseño compacto: las válvulas de mariposa son ligeras y ocupan poco espacio, por lo que son ideales para tuberías de gran diámetro e instalaciones donde el espacio es limitado.
Accionamiento rápido: El giro de 90° permite una apertura y cierre rápidos, ideales para cierres de emergencia y aplicaciones con alta frecuencia de conmutación.
Rentabilidad: Con menos componentes y un diseño sencillo, las válvulas de mariposa son menos costosas de fabricar, instalar y mantener que otros tipos de válvulas.
Bajo mantenimiento: Menos piezas móviles significa menos desgaste y menos mantenimiento, lo que se traduce en un tiempo de inactividad mínimo en las operaciones industriales.
Versatilidad: Las válvulas de mariposa son adecuadas para una amplia gama de medios y pueden utilizarse en diferentes condiciones de presión y temperatura, con diseños para medios corrosivos o abrasivos.
Resistencia a la corrosión: El revestimiento protege el cuerpo metálico de la válvula contra la corrosión, lo que la hace adecuada para manipular medios corrosivos.
Amplia selección de tamaños nominales y diseños: Las válvulas de mariposa están disponibles en una amplia gama de tamaños, tipos de cuerpo (wafer, lug, brida doble) y materiales, y pueden utilizarse para una gran variedad de aplicaciones.

Gracias a estas propiedades, las válvulas de mariposa son extremadamente versátiles y pueden utilizarse en una amplia gama de aplicaciones industriales.

A pesar de todas estas ventajas, las válvulas de mariposa tienen algunas limitaciones:

Estrangulación: Aunque las válvulas de mariposa pueden utilizarse para estrangular, puede que no sean tan precisas como otros tipos de válvulas, como las de asiento, especialmente en rangos de caudal pequeños.
Altas presiones diferenciales: Las válvulas de mariposa céntricas no suelen ser adecuadas para aplicaciones de alta caída de presión debido al par hidrodinámico que actúa sobre el disco.

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Accionamiento de la compuerta de cierre

El tipo de actuación de una válvula de mariposa determina si se acciona manual o automáticamente. Elegir el actuador adecuado es crucial para un funcionamiento eficaz en función de los requisitos del sistema

A continuación se enumeran los tipos de actuador y sus aplicaciones:

1. Operación manual
El accionamiento manual se realiza a mano, normalmente con una palanca manual o una caja de cambios, y es ideal para compuertas de fácil acceso que no necesitan accionarse con frecuencia.

Palanca manual: Más adecuada para válvulas pequeñas en sistemas de baja presión.
Reductor manual: Proporciona una ventaja mecánica para válvulas más grandes en aplicaciones industriales donde se producen presiones más altas o para evitar golpes de ariete en válvulas pequeñas.

2. Actuador neumático
Pneumatic actuators use compressed air for quick operation, making them ideal for automated systems requiring high cycling rates, typically in process automation systems.

Actuadores de doble efecto: Utilizan aire para abrir y cerrar.
Actuadores de simple efecto: Utilizan aire de control para una actuación con retorno por muelle para la otra posición.

3. Actuadores eléctricos
Los actuadores eléctricos utilizan motores eléctricos para un control preciso y se utilizan habitualmente en sistemas de climatización, plantas de tratamiento de agua y generación de energía.

4. Actuación hidráulica
Los actuadores hidráulicos utilizan fluido a alta presión para proporcionar un par elevado, lo que los hace ideales para válvulas de gran diámetro y sistemas de alta presión como las aplicaciones de petróleo y gas y marinas.

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Elegir el actuador adecuado

Considerar:

Aplicaciones de contro: Los actuadores neumáticos o eléctricos son los mejores para estas aplicaciones; los eléctricos reaccionan con más precisión que los neumáticos.
Frecuencia de funcionamiento: Para ciclos frecuentes, los actuadores neumáticos ofrecen una respuesta más rápida.