Las válvulas de mariposa de hierro fundido y hierro dúctil se utilizan ampliamente para el control de caudal en diversas industrias, pero difieren en las propiedades de los materiales, el rendimiento y las aplicaciones. A continuación, se presenta una comparación detallada para ayudarle a comprender las diferencias y seleccionar la válvula que mejor se adapte a sus necesidades.
1. Composición del material
1.1 Válvula de mariposa de hierro fundido:
- Fundición gris, aleación de hierro con un alto contenido en carbono (2-4%).
Debido a su microestructura, el carbono se presenta en forma de grafito en escamas. Esta estructura provoca que el material se fracture a lo largo de las escamas de grafito bajo tensión, volviéndolo frágil y menos flexible.
- Se utiliza comúnmente en aplicaciones de baja presión y no críticas.
1.2 Válvula de mariposa de hierro dúctil:
Fabricado con hierro dúctil (también conocido como fundición de grafito nodular o hierro dúctil), contiene pequeñas cantidades de magnesio o cerio, lo que distribuye el grafito en forma esférica (nodular). Esta estructura mejora significativamente la ductilidad y la tenacidad del material.
- Más fuerte, más flexible y menos propenso a fracturas frágiles que el hierro fundido.
2. Propiedades mecánicas
2.1 Hierro fundido gris:
- Resistencia: Baja resistencia a la tracción (normalmente 20 000–40 000 psi).
- Ductilidad: Frágil, propenso a agrietarse por fatiga bajo tensión o impacto.
- Resistencia al impacto: Baja, propenso a fracturarse bajo cargas repentinas o choque térmico.
- Resistencia a la corrosión: Moderada, dependiendo del entorno y del recubrimiento.
2.2 Hierro dúctil:
- Resistencia: El grafito esférico reduce los puntos de concentración de tensión, lo que da como resultado una mayor resistencia a la tracción (normalmente entre 60 000 y 120 000 psi).
- Ductilidad: Más dúctil, permitiendo deformación sin agrietarse.
- Resistencia al impacto: Excelente, soporta mejor los golpes y las vibraciones.
- Resistencia a la corrosión: Similar al hierro fundido, pero se puede mejorar con recubrimientos o revestimientos.
3. Rendimiento y durabilidad
3.1 Válvulas de mariposa de hierro fundido:
- Adecuado para aplicaciones de baja presión (por ejemplo, hasta 150-200 psi, según el diseño).
- Alto punto de fusión (hasta 1150°C) y excelente conductividad térmica (adecuado para aplicaciones de amortiguación de vibraciones, como sistemas de frenado).
- Baja resistencia a tensiones dinámicas, lo que los hace inadecuados para entornos de alta vibración o carga cíclica.
- Generalmente más pesado, lo que puede aumentar los costos de instalación.
3.2 Válvulas de mariposa de hierro dúctil:
- Puede soportar presiones más altas (por ejemplo, hasta 300 psi o más, dependiendo del diseño).
Gracias a su mayor resistencia y flexibilidad, el hierro dúctil es menos propenso a romperse por flexión o impacto, deformándose plásticamente, de acuerdo con el principio de "diseño de tenacidad" de la ciencia de los materiales modernos. Esto lo hace más adecuado para aplicaciones exigentes.
- Más duradero en ambientes con fluctuaciones de temperatura o estrés mecánico.
4. Escenarios de aplicación
4.1 Válvulas de mariposa de hierro fundido:
- Se utiliza comúnmente en sistemas HVAC.
- Se utiliza en sistemas no críticos donde el costo es una prioridad. - Adecuado para fluidos de baja presión como agua, aire o gases no corrosivos (ion cloruro <200 ppm).
4.2 Válvulas de mariposa de hierro dúctil:
- Adecuado para suministro de agua y tratamiento de aguas residuales con medios neutros o débilmente ácidos/alcalinos (pH 4-10).
- Adecuado para aplicaciones industriales, incluido petróleo y gas, procesamiento químico y sistemas de agua a alta presión.
- Se utiliza en sistemas que requieren mayor confiabilidad, como sistemas de protección contra incendios o tuberías con presiones fluctuantes.
- Adecuado para fluidos más corrosivos cuando se utiliza con un revestimiento apropiado (por ejemplo, EPDM, PTFE).
5. Cost
5.1 Hierro fundido:
Debido a su proceso de fabricación más sencillo y a los menores costos de material, generalmente es más económico. Es adecuado para proyectos con presupuestos limitados y requisitos menos exigentes. Si bien el hierro fundido es económico, su fragilidad implica reemplazos más frecuentes y un mayor desperdicio.
5.2 Hierro dúctil:
Debido al proceso de aleación y a su rendimiento superior, el costo es mayor. Para aplicaciones que requieren durabilidad y resistencia, este mayor costo está justificado. El hierro dúctil es más ecológico gracias a su alta reciclabilidad (>95%).
6. Normas y especificaciones
- Ambas válvulas cumplen con estándares como API 609, AWWA C504 o ISO 5752, pero las válvulas de hierro dúctil generalmente cumplen con requisitos industriales más elevados en cuanto a presión y durabilidad.
- Las válvulas de hierro dúctil se utilizan más comúnmente en aplicaciones que requieren el cumplimiento de estrictos estándares industriales.
7. Corrosión y mantenimiento
- Ambos materiales son susceptibles a la corrosión en ambientes hostiles, pero la resistencia superior del hierro dúctil hace que funcione mejor cuando se combina con recubrimientos protectores como recubrimientos de epoxi o níquel.
- Las válvulas de hierro fundido pueden requerir un mantenimiento más frecuente en entornos corrosivos o de alto estrés.
8. Tabla resumen
| Característica | Válvula de mariposa de hierro fundido | Válvula de mariposa de hierro dúctil |
| Material | Hierro fundido gris, quebradizo | Hierro nodular, dúctil |
| Resistencia a la tracción | 20.000–40.000 psi | 60.000–120.000 psi |
| Ductilidad | Bajo, quebradizo | Alto, flexible |
| Clasificación de presión | Baja (150–200 psi) | Superior (300 psi o más) |
| Resistencia al impacto | Pobre | Excelente |
| Aplicaciones | HVAC, agua, sistemas no críticos | Petróleo/gas, productos químicos, protección contra incendios |
| Costo | Más bajo | Más alto |
| Resistencia a la corrosión | Moderado (con recubrimientos) | Moderado (mejor con recubrimientos) |
9. ¿Cómo elegir?
- Elija una válvula de mariposa de hierro fundido si:
- Necesita una solución rentable para aplicaciones no críticas de baja presión, como suministro de agua o HVAC.
- El sistema funciona en un entorno estable con un mínimo estrés o vibración.
- Elija una válvula de mariposa de hierro dúctil si:
- La aplicación implica alta presión, cargas dinámicas o fluidos corrosivos.
- La durabilidad, la resistencia al impacto y la confiabilidad a largo plazo son prioridades.
- La aplicación requiere sistemas industriales o críticos como protección contra incendios o procesamiento químico.
10. Recomendación de válvula ZFA
Como fabricante con muchos años de experiencia en válvulas de mariposa, ZFA Valve recomienda la fundición dúctil. No solo ofrece un excelente rendimiento, sino que también demuestra una estabilidad y adaptabilidad excepcionales en condiciones de operación complejas y cambiantes, lo que reduce eficazmente la frecuencia de mantenimiento y los costos de reemplazo, lo que resulta en una mayor rentabilidad a largo plazo. Debido a la disminución de la demanda de fundición gris, las válvulas de mariposa de fundición se están eliminando gradualmente. Desde la perspectiva de la materia prima, la escasez es cada vez más valiosa.