En el sector de control de fluidos industriales,válvulas de mariposaDesempeñan un papel fundamental en la regulación, dirección y aislamiento del flujo de líquidos, gases y lodos en tuberías. Una válvula de mariposa con brida es un tipo de conexión que incorpora bridas integradas en ambos extremos del cuerpo de la válvula, lo que permite conexiones atornilladas seguras a las bridas de las tuberías.
El mecanismo de rotación de un cuarto de vuelta de unválvula de mariposa con bridaLa distingue de las válvulas lineales como las de compuerta o globo, ofreciendo ventajas en velocidad y eficiencia de espacio.
Este artículo profundizará en los detalles de las válvulas de mariposa con brida, cubriendo su diseño, tipos, materiales, aplicaciones, ventajas y desventajas, instalación, mantenimiento, comparaciones con otras válvulas y tendencias futuras.
1. Definición y principio de funcionamiento
Una válvula de mariposa con brida es una válvula con movimiento rotatorio de 90 grados, caracterizada por un disco que controla el flujo del fluido mediante la rotación del vástago. El cuerpo de la válvula cuenta con bridas en ambos extremos para conexiones atornilladas directas a la tubería. Las válvulas de mariposa con brida cuentan con bridas elevadas o planas con orificios para pernos, lo que proporciona una conexión más robusta y estable, ideal para aplicaciones de baja, media y alta presión, así como para diámetros pequeños, medianos y grandes.
El principio de funcionamiento es simple y eficaz. Una válvula consta de un cuerpo, un disco, un vástago, un asiento y un actuador. Al accionar una palanca o un engranaje, o al girar el vástago mediante un actuador automático, el disco gira desde una posición paralela al flujo (completamente abierto) a una posición perpendicular (completamente cerrado). En la posición abierta, el disco se alinea con el eje de la tubería, minimizando la resistencia al flujo y la pérdida de presión. En la posición cerrada, el disco sella contra el asiento dentro del cuerpo.
Este mecanismo permite un funcionamiento rápido de la válvula, que generalmente requiere solo una rotación de 90 grados, lo que la hace más rápida que las válvulas multivuelta. Las válvulas de mariposa con brida admiten flujo bidireccional y suelen estar equipadas con asientos elásticos o metálicos para garantizar un cierre hermético. Su diseño las hace especialmente adecuadas para sistemas que requieren cambios frecuentes o donde el espacio es limitado.
2. Componentes
Los componentes principales incluyen:
- Cuerpo de válvulaLa carcasa exterior, generalmente de doble brida, proporciona conexiones estructurales y alberga los componentes internos. Se utiliza acero al carbono para uso general, acero inoxidable para resistencia a la corrosión, bronce de níquel-aluminio para entornos marinos y acero aleado para condiciones extremas.
- Disco de válvula:El elemento giratorio, disponible en diseños aerodinámicos o planos, controla el flujo. El disco puede centrarse o desplazarse para optimizar el rendimiento. Fabricado en acero inoxidable, bronce al aluminio o con revestimiento de nailon para una mayor resistencia al desgaste.
- ProvenirEl eje que conecta el disco de la válvula al actuador transmite la fuerza de rotación. El acero inoxidable o las aleaciones de alta resistencia soportan el par.
Comúnmente se utilizan vástagos pasantes o de dos piezas, equipados con sellos para evitar fugas.
- Asiento:La superficie de sellado está hecha de un material elastomérico como EPDM o PTFE. EPDM (-20°F a 250°F), BUNA-N (0°F a 200°F), Vitón (-10°F a 400°F), o PTFE (-100°F a 450°F) se utiliza para sellos blandos; para sellos duros de alta temperatura se utilizan materiales metálicos como acero inoxidable o Inconel.
- Actuador:Accionado manualmente (mango, engranaje) o motorizado (neumático, eléctrico).
- Empaquetaduras y juntas:Asegure el sellado hermético entre los componentes y en las conexiones de las bridas.
Estos componentes trabajan juntos para proporcionar un control de flujo confiable.
3. Tipos de válvulas de mariposa con brida
Las válvulas de mariposa con brida se pueden clasificar de la siguiente manera según la alineación del disco, el método de actuación y el tipo de cuerpo.
3.1 Alineación
- Concéntrica (desplazamiento cero): El vástago de la válvula se extiende por el centro del disco y cuenta con un asiento elástico. Esta válvula es adecuada para aplicaciones de baja presión con temperaturas de hasta 250 °C.°F.
Doble desplazamiento: El vástago de la válvula está desplazado detrás del disco y descentrado, lo que reduce el desgaste del asiento. Esta válvula es adecuada para aplicaciones de presión media y temperaturas de hasta 400 °F.°F.
Triple excentricidad: El mayor ángulo cónico del asiento crea un sello metal-metal. Esta válvula es apta para alta presión (hasta clase 600) y alta temperatura (hasta 1200).°F) aplicaciones y cumple requisitos de cero fugas.
3.2 Método de actuación
Los tipos de accionamiento incluyen manual, neumático, eléctrico e hidráulico para adaptarse a diversos requisitos operativos.
4. Aplicaciones industriales
Las válvulas de mariposa con brida se utilizan ampliamente en los siguientes sectores:
- Tratamiento de agua y aguas residuales: Se utiliza para la regulación del caudal en plantas de tratamiento y sistemas de desviación. - Procesamiento químico: El manejo de ácidos, álcalis y disolventes requiere materiales resistentes a la corrosión.
- Petróleo y Gas: Tuberías para petróleo crudo, gas natural y procesos de refinación.
- Sistemas HVAC: Controlan el flujo de aire y agua en las redes de calefacción y refrigeración.
- Generación de energía: gestiona vapor, agua de refrigeración y combustible.
- Alimentos y bebidas: Diseño higiénico para el manejo aséptico de fluidos.
- Farmacéutica: Control preciso en entornos estériles.
- Marino y Pulpa y Papel: Se utiliza para procesamiento de agua de mar, pulpa y productos químicos.
5. Ventajas y desventajas de las válvulas de mariposa con brida
5.1 Ventajas:
- Compacto y ligero, reduciendo los costes de instalación y los requisitos de espacio.
- Operación rápida de cuarto de vuelta y respuesta rápida.
- Menor costo para diámetros mayores.
- Baja pérdida de presión en abierto, energéticamente eficiente y de bajo consumo.
- Adecuado para la conmutación de fluidos con un excelente rendimiento de sellado.
- Fácil de mantener y compatible con sistemas de automatización.
5.2 Desventajas:
- El disco de la válvula bloquea la ruta de flujo cuando está abierto, lo que genera cierta pérdida de presión. - Capacidad de estrangulamiento limitada en aplicaciones de alta presión, lo que puede causar cavitación.
- Los asientos de válvulas blandos se desgastan más rápidamente en medios abrasivos.
- Cerrar demasiado rápido puede provocar un golpe de ariete.
- Algunos diseños requieren pares iniciales más elevados, lo que requiere actuadores más fuertes.
6. Cómo instalar una válvula de mariposa
Durante la instalación, alinee la brida de la válvula con la brida de la tubería, asegurándose de que los orificios de los pernos coincidan.
Inserte una junta para sellar.
Asegure con pernos y tuercas, apretando uniformemente para evitar deformaciones.
Las válvulas de doble brida requieren la alineación de ambos lados simultáneamente; las válvulas tipo orejeta se pueden atornillar de un lado a la vez.
Verifique la libertad de movimiento del disco girando la válvula antes de presurizar.
Cuando se instala verticalmente, el vástago de la válvula debe colocarse horizontalmente para evitar la acumulación de sedimentos.
Siga siempre las pautas del fabricante y los estándares de pruebas, como API 598.
7. Normas y reglamentos
válvulas de mariposa con bridadebe cumplir con los estándares de seguridad e interoperabilidad:
- Diseño: API 609, EN 593, ASME B16.34. - Ensayos: API 598, EN 12266-1, ISO 5208.
- Bridas: ASME B16.5, DIN, JIS.
- Certificaciones: CE, SIL3, API 607(seguridad contra incendios).
8. Comparación con otras válvulas
En comparación con las válvulas de compuerta, las válvulas de mariposa con brida funcionan más rápido y ofrecen capacidades de estrangulamiento, pero son ligeramente menos resistentes al flujo.
En comparación con las válvulas de bola, son más económicas para diámetros más grandes, pero experimentan una mayor pérdida de presión durante la apertura.
Las válvulas de globo ofrecen una regulación más precisa, pero son más grandes y más caras.
En general, las válvulas de mariposa se destacan en aplicaciones con limitaciones de espacio y costos.