Clasificación estructural: cuatro diseños básicos
Las válvulas de mariposa se describen en primera instancia por el lugar donde se asienta el eje en relación con el disco y el cuerpo, porque esa geometría decide la fricción, el rendimiento del sellado y la vida útil. Los cuatro diseños comunes son concéntrico, excéntrico simple, excéntrico doble y excéntrico triple.
| Diseño | Geometría | Rango de rendimiento típico | Deber típico |
|---|---|---|---|
| Sello central concéntrico | Los centros del eje, del disco y del cuerpo coinciden. | Baja presión, temperatura ambiente, aproximadamente 100.000 ciclos | Conducciones de agua y aire, abastecimiento y drenaje municipal. |
| Soltero excéntrico | Desplazamiento del eje desde el centro del disco | Presión moderada, asientos de goma, cero fugas visibles | Tuberías de proceso limpias, líneas alimentarias y farmacéuticas. |
| Doble excéntrico | Eje desplazado desde los centros del disco y del cuerpo. | Mayor presión, asientos de metal o grafito, límite superior alrededor de 425 grados Celsius, más de 500.000 ciclos | Tuberías de vapor y gas de alta-temperatura en plantas petroquímicas y metalúrgicas |
| triple excéntrico | Diseño doble excéntrico con una cara de sellado inclinada | Sello de metal-con-metal certificado según API 609 Clase VI, alta presión y temperatura extremas, amplia reducción | Almacenamiento criogénico, vapor principal y servicio de cierre exigente |
En el diseño concéntrico, el disco y el asiento rozan en toda su circunferencia durante cada carrera, por lo que el asiento se desgasta y la vida útil del sellado es corta; Sin embargo, el diseño es económico y perfectamente adecuado para agua y aire a baja-presión. Desplazar el eje reduce el rozamiento, porque el disco abandona el asiento antes en la carrera. En el diseño de doble excéntrica, el disco se desengancha completamente al inicio de la apertura, lo que elimina la mayor parte de la fricción y hace que los asientos metálicos sean prácticos, permitiendo temperaturas mucho más altas. El diseño triple excéntrico agrega una superficie de sellado cónica inclinada, de modo que el sello se realiza mediante acuñamiento mecánico de dos superficies metálicas en lugar de contacto deslizante, que es la forma en que una válvula con asiento metálico-alcanza una tasa de fuga de Clase VI y al mismo tiempo proporciona un control de flujo estable en todo el cuarto de vuelta.
Actuación: Manual, Neumática, Eléctrica e Hidráulica
Las válvulas de mariposa se accionan de cuatro maneras y la elección suele depender del tamaño de la válvula y la velocidad de operación requerida. La operación manual con manija, engranaje helicoidal o volante es adecuada para válvulas pequeñas de DN200 e inferiores que se operan con poca frecuencia. El accionamiento neumático, ya sea de doble acción o de retorno por resorte, es rápido, completa una carrera en unos pocos segundos y se prefiere para cierre rápido y para áreas peligrosas donde-se requiere certificación a prueba de explosiones. El accionamiento eléctrico ofrece control remoto y una función de modulación precisa a través de una señal de posición, que se adapta al monitoreo central y la regulación de precisión, aunque su protección contra explosiones es menos robusta que la de una unidad neumática. El accionamiento hidráulico proporciona un alto par desde una fuente de alimentación hidráulica y se utiliza en válvulas muy grandes y en entornos hostiles, como canales de descarga hidroeléctricos y plataformas marinas.
Tipo de sellado: asiento blando y asiento de metal
Las válvulas-de asiento blando utilizan asientos de elastómero o polímero, generalmente caucho de nitrilo, caucho de etileno propileno o politetrafluoroetileno, y sellan herméticamente a presión y temperatura moderadas. Su capacidad de temperatura es el factor limitante, generalmente hasta unos 150 grados Celsius, pero son económicos y son la opción correcta para agua, aceite y muchas tareas químicas. Las válvulas con asiento metálico-utilizan un asiento de acero inoxidable, un disco endurecido o recubierto de carburo-y una empaquetadura de grafito, y toleran altas temperaturas, altas presiones y medios abrasivos o particulados, a costa de una mayor precisión de mecanizado y un precio mucho más alto que un asiento blando.
Diseños de funciones especiales
Más allá del catálogo estándar, las válvulas se construyen para condiciones de servicio particulares. Los diseños para altas-temperaturas utilizan aleaciones fundidas-resistentes al calor y permiten un espacio libre entre el eje y el rodamiento para que la expansión térmica no pueda atascar el disco. Los diseños criogénicos utilizan materiales a base de acero inoxidable austenítico y níquel-que mantienen su dureza a muy baja temperatura, con un asiento polimérico que no se vuelve quebradizo y se utilizan en el almacenamiento de gas licuado. Los diseños-resistentes al desgaste añaden un recubrimiento de carburo al disco y utilizan una ruta de flujo de paso total-para limitar la erosión de partículas en el manejo de lodos y cenizas. Los diseños de vacío combinan un fuelle metálico con un sello de elastómero para evitar fugas en equipos de semiconductores, recubrimientos y tratamientos térmicos al vacío.
Tipos de conexión y selección
La conexión del cuerpo decide cómo se instala la válvula. Las válvulas tipo wafer se sujetan entre dos bridas de tubería y ahorran un considerable espacio entre caras,-to-pero no son adecuadas para líneas de alta-presión o alta-vibración. Las válvulas con bridas son más fuertes, toleran una presión más alta y son más fáciles de quitar para mantenimiento. Las válvulas con extremos de abrazadera- permiten un montaje rápido y son comunes en líneas de procesos higiénicos, y se utilizan cuerpos completamente soldados donde se requiere una estanqueidad absoluta. La selección debe comenzar desde el medio: los fluidos corrosivos requieren un cuerpo revestido o de alta-aleación, y los medios con partículas, un diseño excéntrico y endurecido. Luego vienen los parámetros operativos, ya que la presión, la temperatura y el vacío apuntan a un asiento y diseño específicos, seguidos por los requisitos de automatización y el costo o vida útil esperada de la aplicación. Las pruebas de presión de la válvula terminada se llevan a cabo según estándares de prueba de válvulas reconocidos, y el diseño de la válvula de mariposa y las dimensiones cara a cara están cubiertos por estándares como API 609, ISO 10631 y, en China, GB/T 12238 para válvulas con asiento resiliente- y JB/T 8527 para válvulas con asiento metálico-.
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuántos tipos principales de válvulas de mariposa existen?
Normalmente se reconocen cuatro tipos estructurales: concéntrico o de sello central-, excéntrico simple, excéntrico doble y excéntrico triple. Cada tipo está disponible con diferentes sellos, accionamiento y conexiones del cuerpo.
P: ¿Cuál es la diferencia entre una válvula de mariposa de doble excéntrica y una de triple excéntrica?
El diseño de doble excéntrica desplaza el eje tanto del disco como del centro del cuerpo para que el disco despeje el asiento al abrirse. El diseño triple excéntrico agrega una superficie de sellado inclinada, por lo que el sello se forma acuñando dos superficies metálicas, lo que proporciona un asiento metálico más apretado y duradero.
P: ¿Cuándo se debe utilizar una válvula de asiento-blando en lugar de una válvula de asiento-de metal?
Utilice un asiento blando para agua, aceite y productos químicos generales dentro de su límite de temperatura, donde el cierre hermético y el bajo costo son las prioridades. Utilice un asiento de metal para alta temperatura, alta presión, medios abrasivos o cuando se requiera un diseño-a prueba de incendios.
P: ¿Qué tipo de actuación es mejor para áreas peligrosas?
Generalmente se prefiere el accionamiento neumático, porque los cilindros-de retorno por resorte y de doble-acción están disponibles con certificación a prueba de explosiones-y brindan un funcionamiento rápido y confiable. También se pueden suministrar actuadores eléctricos para áreas peligrosas, pero necesitan protección adicional.
P: ¿Cómo se conecta una válvula de mariposa a la tubería?
Las opciones más comunes son conexiones tipo oblea, bridadas, de abrazadera y soldadas. Los cuerpos de oblea son compactos y económicos, los cuerpos con bridas soportan presiones más altas y son más fáciles de mantener, y los cuerpos soldados se utilizan donde no se pueden tolerar fugas.
