Las válvulas de mariposa y de compuerta son dos tipos de válvulas comúnmente utilizadas en aplicaciones de conservación de agua industriales y municipales. Presentan diferencias evidentes en estructura, función y aplicación. Este artículo analizará en detalle las diferencias entre las válvulas de mariposa y de compuerta, considerando su principio, composición, costo, durabilidad, regulación de caudal, instalación y mantenimiento.
1. Principio
Principio de la válvula de mariposa
La característica más importante deválvula de mariposaSu estructura simple y diseño compacto lo distinguen. Su principio de funcionamiento consiste en que la placa de mariposa circular gira alrededor del vástago de la válvula, que actúa como eje central, para controlar el flujo del fluido. La placa de la válvula actúa como un punto de control, y solo con la aprobación de la placa de mariposa puede pasar. Cuando la placa de mariposa está paralela a la dirección del flujo del fluido, la válvula está completamente abierta; cuando está perpendicular a la dirección del flujo, la válvula está completamente cerrada. El tiempo de apertura y cierre de la válvula de mariposa es muy corto, ya que solo necesita una rotación de 90 grados para completar la operación de apertura o cierre. Por esta razón, también se considera una válvula rotatoria y una válvula de cuarto de vuelta.
Principio de la válvula de compuerta
La placa de válvulas de laválvula de compuertaSe mueve verticalmente hacia arriba y hacia abajo hasta el cuerpo de la válvula. Cuando la compuerta está completamente elevada, la cavidad interior del cuerpo se abre completamente y el fluido puede pasar sin obstáculos; cuando está completamente bajada, el fluido queda completamente bloqueado. El diseño de la válvula de compuerta prácticamente no presenta resistencia al flujo cuando está completamente abierta, por lo que es ideal para aplicaciones que requieren apertura o cierre completos. Cabe destacar que la válvula de compuerta es adecuada para apertura y cierre completos. Sin embargo, la válvula de compuerta tiene una velocidad de respuesta lenta, es decir, el tiempo de apertura y cierre es mayor, ya que se requieren varias vueltas para girar el volante o el sinfín para abrir y cerrar completamente.
2. Composición
Composición de la válvula de mariposa
Como se mencionó anteriormente, la estructura de la válvula de mariposa es relativamente simple e incluye los componentes principales, como el cuerpo, la placa, el eje, el asiento y el accionamiento, como se muestra en la figura a continuación.
Cuerpo de la válvula:
El cuerpo de la válvula de mariposa es cilíndrico y cuenta con un canal vertical en su interior. Puede fabricarse con diferentes materiales, como hierro fundido, hierro dúctil, acero inoxidable, acero al carbono, bronce de aluminio, etc. La elección del material depende, por supuesto, del entorno de uso de la válvula de mariposa y de la naturaleza del fluido.
Placa de válvulas:
El plato de la válvula es la pieza de apertura y cierre en forma de disco mencionada anteriormente, similar a la de un disco. El material del plato suele ser del mismo material que el del cuerpo de la válvula, o incluso de mayor espesor, ya que la válvula de mariposa está en contacto directo con el fluido, a diferencia de la válvula de mariposa de línea central, donde el cuerpo de la válvula está directamente separado del fluido por un asiento. Algunos fluidos especiales requieren mayor resistencia al desgaste, a la corrosión y a las altas temperaturas.
Vástago de la válvula:
El vástago de la válvula conecta el plato de válvulas con el accionamiento, y es responsable de transmitir el par para girar el plato de válvulas. El vástago de la válvula suele estar hecho de acero inoxidable 420 u otros materiales de alta resistencia para garantizar su resistencia y durabilidad.
Asiento de válvula:
El asiento de la válvula está revestido en la cavidad interna del cuerpo de la válvula y contacta con la placa de la válvula para formar un sello que garantiza que el fluido no se escape cuando la válvula está cerrada. Existen dos tipos de sellado: sello blando y sello duro. El sello blando ofrece un mejor rendimiento de sellado. Los materiales más comunes incluyen caucho, PTFE, etc., que se utilizan habitualmente en válvulas de mariposa de línea central. Los sellos duros son adecuados para entornos de alta temperatura y alta presión. Los materiales más comunes incluyen SS304 + grafito flexible, etc., que son comunes enválvulas de mariposa triple excéntricas.
Solenoide:
El actuador se utiliza para impulsar la rotación del vástago de la válvula. Los actuadores más comunes son manuales, eléctricos, neumáticos o hidráulicos. Los actuadores manuales suelen operarse mediante manijas o engranajes, mientras que los actuadores eléctricos, neumáticos e hidráulicos pueden controlarse a distancia y automatizarse.
Composición de las válvulas de compuerta
La estructura de la válvula de compuerta es relativamente compleja. Además del cuerpo, la placa, el eje, el asiento y el accionamiento, también incluye la empaquetadura, la tapa, etc. (véase la figura a continuación).
Cuerpo de la válvula:
El cuerpo de la válvula de compuerta suele tener forma de barril o de cuña, con un canal recto en su interior. El material del cuerpo de la válvula suele ser hierro fundido, acero fundido, acero inoxidable, latón, etc. Asimismo, se debe seleccionar el material adecuado según las condiciones de uso.
Tapa de válvula:
La tapa de la válvula se conecta al cuerpo de la válvula para formar una cavidad cerrada. Generalmente, la tapa cuenta con un prensaestopas para instalar la empaquetadura y sellar el vástago de la válvula.
Compuerta + asiento de válvula:
La compuerta es la parte de apertura y cierre de la válvula de compuerta, generalmente en forma de cuña. Puede ser de una o dos compuertas. La válvula de compuerta que utilizamos habitualmente es de una sola compuerta. El material de la compuerta de la válvula de compuerta elástica es GGG50 recubierto de caucho, mientras que el de la válvula de compuerta de sello rígido es el mismo material del cuerpo, más latón o acero inoxidable.
Vástago de la válvula:
El vástago de la válvula conecta la compuerta y el actuador, y la mueve hacia arriba y hacia abajo mediante una transmisión roscada. El material del vástago de la válvula suele ser de alta resistencia, como acero inoxidable o acero al carbono. Según el movimiento del vástago, las válvulas de compuerta se dividen en válvulas de compuerta de vástago ascendente y válvulas de compuerta de vástago fijo. La rosca del vástago de la válvula de compuerta de vástago ascendente se encuentra fuera del cuerpo de la válvula, lo que permite visualizar claramente los estados abierto y cerrado. La rosca del vástago de la válvula de compuerta de vástago fijo se encuentra dentro del cuerpo de la válvula, presentando una estructura relativamente compacta y un espacio de instalación menor que el de la válvula de compuerta de vástago ascendente.
Embalaje:
La empaquetadura se encuentra en el prensaestopas de la tapa de la válvula y se utiliza para sellar el espacio entre el vástago y la tapa, evitando fugas del fluido. Los materiales de empaque más comunes incluyen grafito, PTFE, asbesto, etc. La empaquetadura se comprime mediante el prensaestopas para garantizar el sellado.
Solenoide:
El volante es el actuador manual más común, que acciona la transmisión de la rosca del vástago de la válvula girándolo para mover la compuerta hacia arriba y hacia abajo. Para válvulas de compuerta de gran diámetro o alta presión, se suelen utilizar actuadores eléctricos, neumáticos o hidráulicos para reducir la fuerza de operación y acelerar la velocidad de apertura y cierre. Por supuesto, este es otro tema. Si le interesa, consulte el artículo.¿Cuántas vueltas se necesitan para cerrar una válvula de mariposa?¿Cuánto tiempo tarda?
3. Cost
Costo de la válvula de mariposa
Las válvulas de mariposa suelen ser más económicas que las válvulas de compuerta. Esto se debe a que tienen una estructura corta, requieren menos materiales y su proceso de fabricación es relativamente sencillo. Además, son más ligeras, lo que también reduce el coste de transporte e instalación. Esta ventaja en cuanto a coste es especialmente evidente en tuberías de gran diámetro.
Costo de la válvula de compuerta
El costo de fabricación de las válvulas de compuerta suele ser mayor, especialmente para aplicaciones de gran diámetro o alta presión. Su estructura es compleja y la precisión de mecanizado de las placas y asientos de las válvulas es alta, lo que requiere más procesos y tiempo durante el proceso de fabricación. Además, su mayor peso incrementa el costo de transporte e instalación.
Como se puede ver en el dibujo anterior, para el mismo DN100, la válvula de compuerta es mucho más grande que la válvula de mariposa.
4. Durabilidad
Durabilidad de la válvula de mariposa
La durabilidad de las válvulas de mariposa depende de los materiales del asiento y el cuerpo. En particular, los materiales de sellado de las válvulas de mariposa con sello blando suelen estar hechos de caucho, PTFE u otros materiales flexibles, que pueden desgastarse o envejecer con el uso prolongado. Por supuesto, los materiales de sellado de las válvulas de mariposa con sello rígido están hechos de materiales sintéticos de alto rendimiento o sellos metálicos, lo que mejora significativamente su durabilidad.
En general, las válvulas de mariposa tienen una buena durabilidad en sistemas de baja y media presión, pero el rendimiento del sellado puede reducirse en entornos de alta presión y alta temperatura.
Cabe mencionar también que las válvulas de mariposa pueden aislar el fluido envolviendo el cuerpo de la válvula con el asiento para evitar la corrosión. Al mismo tiempo, la placa de la válvula puede encapsularse completamente con caucho y revestirse completamente con flúor, lo que mejora significativamente su durabilidad en fluidos corrosivos.
Durabilidad de las válvulas de compuerta
El diseño de sello de asiento elástico de las válvulas de compuerta presenta el mismo problema que las válvulas de mariposa: desgaste y envejecimiento durante el uso. Sin embargo, las válvulas de compuerta con sello rígido funcionan bien en entornos de alta presión y alta temperatura. Gracias a su superficie de sellado metal-metal, la válvula de compuerta ofrece una alta resistencia al desgaste y a la corrosión, por lo que su vida útil suele ser más larga.
Sin embargo, la compuerta de la válvula de compuerta se atasca fácilmente por las impurezas en el medio, lo que también puede afectar su durabilidad.
Además, su apariencia y estructura determinan que sea difícil realizar un revestimiento completo, por lo que para el mismo medio corrosivo, ya sea que esté hecho completamente de metal o con revestimiento completo, su precio es mucho más alto que el de la válvula de compuerta.
5. Regulación del caudal
Regulación de caudal de la válvula de mariposa
La válvula de mariposa de tres excéntricas permite ajustar el caudal en diferentes aperturas, pero su curva característica de caudal es relativamente no lineal, especialmente cuando la válvula está casi completamente abierta, ya que el caudal varía considerablemente. Por lo tanto, la válvula de mariposa solo es adecuada para situaciones con requisitos de precisión de ajuste bajos; de lo contrario, se puede optar por una válvula de bola.
Regulación de caudal de la válvula de compuerta
La válvula de compuerta está diseñada para operaciones de apertura o cierre total, pero no para regular el caudal. En estado parcialmente abierto, la compuerta causará turbulencia y vibración del fluido, lo cual puede dañar fácilmente el asiento y la compuerta de la válvula.
6. Instalación
Instalación de válvula de mariposa
La instalación de la válvula de mariposa es relativamente sencilla. Es ligera, por lo que no requiere mucho soporte durante la instalación; su estructura compacta la hace especialmente adecuada para espacios reducidos.
La válvula de mariposa puede instalarse en tuberías en cualquier dirección (horizontal o vertical), sin requisitos estrictos en cuanto a la dirección del flujo. Cabe destacar que, en aplicaciones de alta presión o gran diámetro, la placa de mariposa debe estar completamente abierta durante la instalación para evitar daños en el sello.
Instalación de válvulas de compuerta
La instalación de válvulas de compuerta es más compleja, especialmente las de gran diámetro y sellado rígido. Debido a su gran peso, se requieren medidas adicionales de soporte y fijación durante la instalación para garantizar su estabilidad y la seguridad del instalador.
Las válvulas de compuerta suelen instalarse en tuberías horizontales, y es necesario considerar la dirección del flujo del fluido para garantizar una instalación correcta. Además, su carrera de apertura y cierre es larga, especialmente en el caso de las válvulas de compuerta de vástago ascendente, por lo que se requiere suficiente espacio para accionar el volante.
7. Mantenimiento y conservación
Mantenimiento de válvulas de mariposa
Las válvulas de mariposa tienen menos piezas y son fáciles de desmontar y montar, lo que facilita su mantenimiento. Durante el mantenimiento diario, se revisa principalmente el desgaste del plato y el asiento de la válvula. Si el anillo de sellado presenta un desgaste considerable, debe reemplazarse a tiempo. Por lo tanto, recomendamos a los clientes adquirir válvulas de mariposa de respaldo suave reemplazables. Si la planitud y el acabado de la superficie del plato dificultan un buen sellado, también debe reemplazarse.
Además, se debe lubricar el vástago de la válvula. Una buena lubricación contribuye a la flexibilidad y durabilidad del funcionamiento de la válvula de mariposa.
Mantenimiento de válvulas de compuerta
Las válvulas de compuerta constan de muchas piezas y son difíciles de desmontar y montar, especialmente en sistemas de tuberías grandes, donde el mantenimiento es intensivo. Durante el mantenimiento, se debe prestar especial atención a que la compuerta suba y baje suavemente y a que no haya objetos extraños en la ranura del cuerpo de la válvula.
Si la superficie de contacto entre el asiento de la válvula y la compuerta está rayada o desgastada, es necesario pulirla o reemplazarla. Por supuesto, también es necesaria la lubricación del vástago de la válvula.
Se debe prestar más atención al mantenimiento de la empaquetadura que al de la válvula de mariposa. La empaquetadura de la válvula de compuerta se utiliza para sellar el espacio entre el vástago y el cuerpo de la válvula, evitando fugas del fluido. El envejecimiento y el desgaste de la empaquetadura son problemas comunes en las válvulas de compuerta. Durante el mantenimiento, es necesario comprobar periódicamente la estanqueidad de la empaquetadura y ajustarla o reemplazarla si es necesario.
8. Conclusión
En resumen, las válvulas de mariposa y las válvulas de compuerta tienen sus propias ventajas y desventajas en términos de rendimiento, costo, durabilidad, regulación de flujo e instalación:
1. Principio: Las válvulas de mariposa tienen velocidades de apertura y cierre rápidas y son adecuadas para ocasiones de apertura y cierre rápidos; las válvulas de compuerta tienen tiempos de apertura y cierre largos.
2. Composición: Las válvulas de mariposa tienen una estructura simple y las válvulas de compuerta tienen una composición compleja.
3. Costo: Las válvulas de mariposa tienen un costo menor, especialmente para aplicaciones de gran diámetro; las válvulas de compuerta tienen un costo mayor, especialmente para alta presión o requisitos de materiales especiales.
4. Durabilidad: Las válvulas de mariposa tienen mayor durabilidad en sistemas de baja y media presión; las válvulas de compuerta funcionan bien en entornos de alta presión y alta temperatura, pero la apertura y el cierre frecuentes pueden afectar su vida útil.
5. Regulación de flujo: Las válvulas de mariposa son adecuadas para el control de flujo aproximado; las válvulas de compuerta son más adecuadas para operaciones de apertura o cierre total.
6. Instalación: Las válvulas de mariposa son fáciles de instalar y son aplicables tanto a tuberías horizontales como verticales; las válvulas de compuerta son complejas de instalar y son adecuadas para la instalación de tuberías horizontales.
7. Mantenimiento: El mantenimiento de las válvulas de mariposa se centra en el desgaste y envejecimiento del plato y el asiento de la válvula, así como en la lubricación del vástago. Además, la válvula de compuerta también necesita mantenimiento de la empaquetadura.
En aplicaciones prácticas, la selección de válvulas de mariposa o válvulas de compuerta debe considerarse exhaustivamente según las condiciones de trabajo y los requisitos específicos para garantizar el mejor rendimiento y economía.