Válvula de mariposa de alto rendimiento

Una válvula de mariposa de alto rendimiento es una válvula en la que el vástago no es colineal a la línea central del disco, sino que está desplazado del centro. Existen dos categorías de este tipo de válvulas: las de doble y triple desplazamiento. El uso de un diseño desplazado ayuda a mejorar el cierre hermético uniforme contra el asiento de la válvula y también a reducir el desgaste debido a la fricción. La válvula de mariposa de alto rendimiento puede utilizarse para aplicaciones de cierre y estrangulación del flujo de fluidos. Los fabricantes de válvulas de mariposa de alto rendimiento producen esta válvula para manejar diferentes fluidos, desde aplicaciones generales de flujo de fluidos hasta fluidos viscosos y corrosivos. Los fluidos corrosivos pueden ser gases o vapor. Las válvulas de mariposa de alto rendimiento suelen ser de gran tamaño, como las de 60 pulgadas de diámetro. Estas válvulas están fabricadas con materiales resistentes como el acero al carbono y el acero inoxidable. Los fabricantes de válvulas de mariposa de alto rendimiento diseñan estas válvulas para que funcionen en una amplia gama de temperaturas, desde -28 ^oC a 500 ^oC. La elección de la temperatura de funcionamiento depende de los materiales utilizados para fabricar la válvula. Las válvulas de mariposa de alto rendimiento se accionan manualmente o mediante actuadores. El funcionamiento de estas válvulas sigue el principio de cuarto de vuelta utilizado en las válvulas de bola. Este principio consiste en girar la maneta 90^o grados sólo para abrir o cerrar la válvula según sea necesario. 

Figura: Válvula de mariposa de alto rendimiento.

 

Componentes de una válvula de mariposa de alto rendimiento 

Cuerpo de la válvula 

Es el componente encargado de alojar las piezas internas. El cuerpo suele ser muy resistente en comparación con otras piezas para garantizar que pueda soportar el peso y evitar daños en la válvula debido al impacto de objetos que caen. La alta resistencia también ayuda a la válvula a soportar la presión del fluido. Algunos de los materiales que los fabricantes de válvulas de mariposa de alto rendimiento utilizan para fabricar el cuerpo son la aleación de níquel, el acero inoxidable, la fundición dúctil y el acero al carbono, entre otros. 

Vástago

Se trata de un componente metálico que conecta la maneta o actuador al disco de la válvula. El vástago funciona girando cuando se gira la maneta. Como tal, el trabajo del vástago es transmitir el par aplicado en la maneta por el operador de la válvula o del actuador al disco. 

Volante/actuador

El volante se utiliza en las válvulas de mariposa manuales de alto rendimiento, mientras que el actuador se emplea en las automáticas. La función de este componente es proporcionar la potencia necesaria para cerrar o abrir la válvula. El volante está conectado al elemento de cierre y apertura de la válvula, conocido como disco, a través del vástago. 

Disco 

Es la parte de una mariposa de alto rendimiento que permite y bloquea el paso del fluido según sea necesario. El disco obtiene su fuerza para arrancar y parar la válvula del volante o actuador. 

Asiento 

Este componente se coloca dentro del cuerpo de la válvula y proporciona una superficie donde el disco se asienta cuando la válvula se detiene. El asiento garantiza que no se produzcan fugas de fluido una vez cerrada la válvula. El material utilizado por los fabricantes de válvulas de mariposa de alto rendimiento para fabricar el asiento es muy importante, ya que determina dónde se puede utilizar esa válvula en términos de temperatura y tipo de medio. 

Junta 

Se trata de una junta colocada entre las superficies de contacto de la válvula y la tubería para evitar fugas de fluido. La junta se mantiene en su posición gracias a la alta resistencia creada por los pernos y tuercas de la válvula. 

Embalaje

Se trata de un componente de sellado colocado entre el vástago y el cuerpo para evitar fugas de líquido a lo largo del vástago.

Figura: Componentes de una válvula de mariposa de alto rendimiento.

 

¿Cómo funciona una válvula de mariposa de alto rendimiento? 

Esta válvula funciona mediante un volante/palanca manual o actuador. El volante o la palanca manual se utilizan en las válvulas manuales y es donde el operario aplica la fuerza para arrancar y parar la válvula. El actuador se utiliza en las válvulas automáticas para proporcionar el par necesario para arrancar y parar la válvula. Para abrir una válvula de mariposa de alto rendimiento, el vástago se gira 90^o grados en el sentido contrario a las agujas del reloj mediante el par aplicado por el actuador o en el volante, según sea necesario. Al mismo tiempo, el disco gira los mismos 90^o grado. Esta rotación obliga al disco a alinearse en paralelo al flujo de fluido, donde deja una trayectoria sin obstrucciones. Para cerrar la válvula, el vástago y el disco se giran en sentido contrario (en el sentido de las agujas del reloj) para formar un ángulo de 90º.^o ángulo de sólo unos grados. Esto alinea el disco perpendicularmente a la trayectoria del flujo y luego detiene cualquier fluido que cruce a través de la válvula de mariposa de alto rendimiento. Estas válvulas también se utilizan en aplicaciones de estrangulación en las que el disco de la válvula se gira ligeramente para permitir que fluya cierta cantidad de fluido. Los fabricantes de válvulas de mariposa de alto rendimiento recomiendan el uso de estas válvulas en aplicaciones de estrangulación si sólo hay una baja caída de presión.

Figura: Funcionamiento de una válvula de mariposa de alto rendimiento.

 

Tipos de válvula de mariposa de alto rendimiento 

Válvula de mariposa de alto rendimiento con doble brida 

Se trata de una válvula de mariposa de alto rendimiento diseñada con dos extremos embridados. Los extremos con bridas están en los lados de entrada y salida de la válvula. Estos extremos embridados tienen orificios. Este tipo de válvula se conecta a una tubería que tiene extremos embridados de igual diámetro, así como el mismo número de orificios. Los fabricantes de válvulas de mariposa de alto rendimiento producen este tipo de válvula para su uso cuando la presión del fluido es muy alta. Con este tipo de válvula, es difícil que se produzcan fugas de fluido debido al sellado hermético mejorado por los pernos y tuercas utilizados, así como por la junta colocada entre la tubería y la válvula. Sin embargo, este tipo de válvula es pesada en comparación con otras válvulas. El elevado peso se debe a los diversos pernos y tuercas y a los extremos embridados.

Figura: Válvula de mariposa de alto rendimiento de doble brida.

Válvula de mariposa manual de alto rendimiento 

Se trata de una válvula de mariposa de alto rendimiento que se acciona manualmente. Los fabricantes de válvulas de mariposa de alto rendimiento fabrican esta válvula para que funcione mediante un volante que tiene un sistema de engranajes. El sistema de engranajes está encerrado en una caja de engranajes. El objetivo del sistema de engranajes es cambiar la dirección de rotación del par desde el volante hasta el vástago de la válvula y, finalmente, hasta el disco. Esto se debe a que, en la mayoría de los casos, el par del volante y el vástago de la válvula son perpendiculares entre sí. Por ello, se utiliza un sistema de engranajes cónicos para cambiar el par horizontal a la dirección vertical. El sistema de engranajes también ayuda a multiplicar el par aplicado por el operador de la válvula para que resulte más fácil abrirla y cerrarla. Las válvulas de mariposa manuales de alto rendimiento son más baratas que las actuadas. Sin embargo, estas válvulas provocan mucha fatiga al operario de la válvula, especialmente cuando se necesita mucho par para arrancar y parar la válvula, así como cuando el accionamiento de la válvula es frecuente. 

Figura: Válvula de mariposa manual de alto rendimiento.

Válvula de mariposa accionada de alto rendimiento 

Se trata de una válvula de mariposa de alto rendimiento que se acciona mediante actuadores. El actuador se coloca en la parte superior de la válvula. Esta válvula facilita y abarata el funcionamiento de las tuberías, ya que puede funcionar automáticamente sin necesidad de un operario. Esto ayuda a reducir los costes derivados de tener un operario de válvulas. Las válvulas accionadas también pueden controlarse a distancia, con el consiguiente ahorro de tiempo. La función del actuador es proporcionar la potencia necesaria para arrancar y parar la válvula. Los fabricantes de válvulas de mariposa de alto rendimiento producen tres tipos de estas válvulas actuadas que son: 

1. Válvula de mariposa hidráulica de alto rendimiento. Esta válvula utiliza un actuador que funciona con fluido hidráulico. Esta válvula es adecuada para su uso en aplicaciones que necesitan mucho par, ya que el uso del fluido hidráulico, que es incompresible, ayuda a mejorar la salida de alto par. Sin embargo, esta válvula se ve afectada por las altas temperaturas, por lo que es adecuada para su uso en aplicaciones de baja temperatura. 
2. Válvula de mariposa neumática de alto rendimiento. Se trata de una válvula que utiliza aire comprimido para funcionar. El actuador neumático utilizado hace que esta válvula sea adecuada para diferentes aplicaciones, desde temperaturas bajas a altas y desde aplicaciones muy limpias a sucias. 
3. Válvula de mariposa eléctrica de alto rendimiento. Esta válvula utiliza un actuador eléctrico para iniciar y detener el flujo de fluido. Esta válvula puede utilizarse tanto a bajas como a altas temperaturas. El funcionamiento de esta válvula es posible en casi todas las aplicaciones industriales gracias a la disponibilidad de electricidad. 

Figura: Válvula de mariposa accionada de alto rendimiento.

 

Aplicaciones de las válvulas de mariposa de alto rendimiento 

• Estas válvulas se utilizan en aplicaciones municipales de suministro y tratamiento de agua. 
• Se utilizan en las explotaciones mineras.
• Las válvulas de mariposa de alto rendimiento se utilizan en el procesado de alimentos y bebidas, ya que pueden limpiarse fácilmente. Además, estas válvulas apenas se obstruyen. 
• Se utilizan en centrales eléctricas de vapor para ayudar a controlar el flujo de vapor y agua. 
• Las válvulas de mariposa de alto rendimiento se utilizan en la fabricación de diferentes productos químicos.
• Se utilizan en las industrias de fabricación de papel y pasta de papel. 
• Estas válvulas se utilizan en la refinería de productos petrolíferos. 
• Las válvulas de mariposa de alto rendimiento se utilizan en aplicaciones de lucha contra incendios.  

 

Ventajas de las válvulas de mariposa de alto rendimiento 

• Las válvulas de mariposa de alto rendimiento funcionan muy rápido en comparación con las válvulas de compuerta y globo. 
• Estas válvulas tienen cuerpos de corta longitud, lo que hace que ocupen poco espacio de instalación. 
• Las válvulas de mariposa de alto rendimiento son más baratas que otras válvulas de alto rendimiento. 
• Estas válvulas son versátiles, ya que su diseño les permite trabajar en diferentes aplicaciones industriales. 
• No tienen fugas de fluidos. 
• Las válvulas de mariposa de alto rendimiento pueden accionarse manualmente o mediante actuadores, según sea necesario. 
• Estas válvulas tienen una gran resistencia que les permite trabajar a alta presión y alta temperatura.
• Pueden utilizarse como válvulas de cierre o de estrangulación.
• Estas válvulas tienen un diseño sencillo y compacto. 
• Son fáciles de limpiar, instalar y reparar. 
• Tienen un peso reducido en comparación con otras válvulas. 
• Sus intervalos de mantenimiento y su coste son inferiores a los de otras válvulas.

 

Desventajas de las válvulas de mariposa de alto rendimiento 

• Estas válvulas son caras en comparación con otras válvulas de mariposa. 
• Estas válvulas se abren mientras el disco de la válvula está en la trayectoria del flujo de fluido, lo que reduce la presión del flujo de fluido.
• Las válvulas de mariposa de alto rendimiento son adecuadas para uso de estrangulación sólo cuando la caída de presión del fluido es baja.
• La estanqueidad de estas válvulas es deficiente en comparación con la de otras válvulas como las de bola. 

 

Resolución de problemas de las válvulas de mariposa de alto rendimiento 

Fuga de fluido a través de la conexión válvula-tubería 

• Pernos y tuercas flojos. Apriete los pernos y las tuercas hasta alcanzar el par de apriete recomendado por el fabricante de la válvula de mariposa de alto rendimiento. 
• Junta dañada o desgastada. Sustituya la junta. 

Fuga de líquido a través del vástago 

• Empaquetadura del prensaestopas desgastada o dañada. Sustituya la empaquetadura. 
• Juntas tóricas desgastadas. Sustituya las juntas tóricas. 

Fuga interna de fluido 

• Asientos desgastados. Sustituya los asientos. 
• Las juntas tóricas están desgastadas. Sustituya las juntas tóricas. 
• Suciedad en la válvula. Abra la válvula y limpie la suciedad.

Válvula difícil de accionar 

• Materias extrañas en la válvula. Abra la válvula y retire cualquier material extraño. Limpie todos los componentes internos. 
• Corrosión en la válvula. Abra la válvula y limpie la corrosión. 

 

Resumen 

Las válvulas de mariposa de alto rendimiento se diseñan de forma que el vástago no esté alineado con la línea central del disco de la válvula, sino a una cierta distancia de desplazamiento. El criterio de diseño desplazado ayuda a garantizar un cierre estanco uniforme y a reducir el desgaste debido a la fricción. Los fabricantes de válvulas de mariposa de alto rendimiento diseñan estas válvulas para su uso en aplicaciones de alta presión, ya que pueden funcionar sin provocar fugas. Estas válvulas también están pensadas para su uso en aplicaciones de alta y baja temperatura, dependiendo de los materiales que se hayan utilizado para fabricar los componentes de la válvula. Las válvulas de mariposa de alto rendimiento se utilizan para aplicaciones de cierre y estrangulación. Sin embargo, estas válvulas son adecuadas para estrangular el flujo de fluido si la caída de presión es baja. Estas válvulas funcionan haciendo un giro de 90^o grados del disco para abrir y cerrar el paso del fluido. Esto hace que la válvula funcione muy rápido en comparación con otras válvulas. 

Los fabricantes de válvulas de mariposa de alta presión tienen varios tipos de esta válvula, como la válvula de mariposa de alto rendimiento de doble brida, la válvula de mariposa de alto rendimiento manual y las válvulas de mariposa de alto rendimiento accionadas, entre otras. Estas válvulas se utilizan en aplicaciones como refinerías de petróleo, extinción de incendios, suministro de agua, productos químicos, minería, alimentación y bebidas, centrales eléctricas de vapor y fabricación de papel y pasta de papel, entre otras. Entre las ventajas de estas válvulas se incluyen su funcionamiento rápido, un espacio de instalación relativamente pequeño, peso ligero, diseño sencillo y compacto, y facilidad de reparación, instalación y limpieza.