Tipos de válvula de mariposa: diseños wafer, lug y de brida explicados

Una válvula de mariposa es una de las válvulas de cuarto de vuelta más utilizadas para aislamiento y control de flujo en sistemas de tuberías industriales. Su estructura compacta, peso relativamente bajo, operación rápida y amplio rango de tamaños la hacen adecuada para tratamiento de agua, aguas residuales, HVAC, procesamiento químico, generación de energía, sistemas marinos, procesamiento de alimentos y muchas otras aplicaciones industriales.

Las válvulas de mariposa se pueden clasificar de varias maneras, incluso por conexión del cuerpo, disposición del asiento, geometría del disco y estructura de sellado. Entre estas clasificaciones, el estilo de conexión es particularmente importante porque afecta la instalación, el mantenimiento, el diseño de la tubería y el costo.

Los tres diseños de conexión más comunes son la válvula de mariposa wafer, la válvula de mariposa lug y la válvula de mariposa de brida. Aunque las tres usan un disco giratorio para controlar el flujo, su construcción del cuerpo y métodos de instalación son diferentes.

Comprender estas diferencias es importante al seleccionar una válvula de mariposa para un nuevo proyecto o reemplazar una válvula existente. Una válvula de mariposa wafer puede ser la opción más económica para una instalación compacta de uso general, mientras que una válvula de mariposa lug puede proporcionar flexibilidad adicional de instalación. Una válvula de mariposa de brida se selecciona comúnmente para tuberías más grandes y aplicaciones donde se prefiere una conexión bridada más resistente.

¿Qué es una válvula de mariposa?

Una válvula de mariposa es una válvula rotativa que usa un disco circular montado en un eje. El disco gira aproximadamente 90 grados entre las posiciones completamente abierta y completamente cerrada. Cuando el disco está paralelo a la dirección del flujo, la válvula está abierta. Cuando el disco gira perpendicular a la tubería, bloquea el paso del flujo y cierra la válvula.

Debido a que el disco permanece dentro de la trayectoria del flujo incluso cuando está completamente abierto, una válvula de mariposa normalmente crea alguna pérdida de presión. Sin embargo, el cuerpo es mucho más corto y liviano que muchas válvulas de compuerta, globo y de bola de tamaño nominal similar.

Las válvulas de mariposa se pueden operar manualmente con una palanca o caja de engranajes, o automáticamente usando actuadores neumáticos, eléctricos o hidráulicos. El movimiento de cuarto de vuelta las hace especialmente adecuadas para sistemas automatizados de aislamiento y control de procesos.

Las válvulas de mariposa industriales pueden fabricarse de hierro dúctil, hierro fundido, acero al carbono, acero inoxidable, acero inoxidable dúplex y otras aleaciones. Los materiales del asiento pueden incluir EPDM, NBR, PTFE, PTFE reforzado y sistemas de sellado metálico dependiendo de la temperatura, presión y compatibilidad del fluido.

Principales tipos de válvula de mariposa por conexión

Cuando las válvulas de mariposa se clasifican según su conexión con la tubería, los diseños más comunes son las válvulas de mariposa wafer, lug y de brida.

1. Válvula de mariposa wafer

Una válvula de mariposa wafer está diseñada para encajar entre dos bridas de tubería. El cuerpo de la válvula es relativamente delgado y normalmente no tiene bridas de conexión integrales completas. Pernos largos o espárragos pasan a través de las bridas de la tubería y alrededor o a través del cuerpo de la válvula para sujetar el conjunto completo.

El cuerpo compacto hace que una válvula de mariposa wafer sea una de las configuraciones de válvula de mariposa más livianas y económicas. Por esta razón, los diseños wafer se usan ampliamente en edificios comerciales, plantas de tratamiento de agua, sistemas de agua de enfriamiento, instalaciones de HVAC y tuberías industriales generales.

Las válvulas de mariposa wafer están disponibles en muchos tamaños nominales y clasificaciones de presión. Los cuerpos de hierro dúctil con asientos de EPDM se usan ampliamente en aplicaciones de agua, mientras que las configuraciones de acero inoxidable y PTFE se pueden seleccionar para productos químicos compatibles y servicio corrosivo.

Ventajas de las válvulas de mariposa wafer

La principal ventaja de una válvula de mariposa wafer es su construcción compacta. En comparación con las válvulas de brida, se requiere considerablemente menos material en el cuerpo, lo que reduce el peso y el costo de compra. La dimensión corta cara a cara también hace posible la instalación en áreas donde el espacio de la tubería es limitado.

Las válvulas wafer son especialmente económicas en tamaños de tubería medianos y grandes donde una válvula de aislamiento bridada tradicional podría volverse pesada y costosa.

Otra ventaja es la facilidad de instalación del actuador. Las válvulas de mariposa wafer se pueden suministrar con palancas manuales, cajas de engranajes de tornillo sin fin, actuadores neumáticos o actuadores eléctricos dependiendo del método de operación requerido.

Limitaciones de las válvulas de mariposa wafer

Una válvula de mariposa wafer depende de las dos bridas de tubería circundantes para su soporte. Debido a que la válvula está sujeta entre las bridas, quitar un lado de la tubería conectada puede requerir una consideración cuidadosa del diseño de la válvula y la presión del sistema.

Las válvulas wafer también requieren un centrado preciso durante la instalación. Si el cuerpo no está posicionado correctamente entre las bridas, el disco puede contactar el tubo o el orificio de la brida al abrirse.

Por lo tanto, el diámetro interno de la tubería y la brida conectados debe verificarse para asegurar que el disco tenga suficiente espacio libre durante todo su recorrido de operación.

2. Válvula de mariposa lug

Una válvula de mariposa lug tiene una serie de orejetas de montaje roscadas posicionadas alrededor del exterior del cuerpo de la válvula. En lugar de usar pernos largos que pasan a través de ambas bridas de la tubería, cada brida normalmente se puede atornillar directamente al lado correspondiente del cuerpo de la válvula.

La configuración lug proporciona un arreglo de instalación más flexible que una válvula de mariposa wafer estándar. En diseños de válvula adecuados y condiciones de operación aprobadas, un lado de la tubería se puede desconectar mientras la válvula permanece unida al otro lado.

Esta característica puede ser especialmente útil en plantas industriales donde el equipo debe aislarse para mantenimiento sin retirar completamente la válvula del sistema.

Las válvulas de mariposa tipo lug se utilizan ampliamente en sistemas de agua, líneas de servicios industriales, sistemas HVAC, procesamiento químico y tuberías de proceso.

Ventajas de las válvulas de mariposa tipo lug

Una de las principales ventajas de una válvula de mariposa tipo lug es la disposición de pernos independiente en cada lado del cuerpo. Esto proporciona una mayor flexibilidad durante la instalación y el mantenimiento en comparación con muchos diseños tipo wafer.

Las válvulas tipo lug también proporcionan una alineación segura porque los lugs roscados ayudan a posicionar la válvula entre las bridas de la tubería.

El cuerpo permanece relativamente compacto en comparación con una válvula de mariposa totalmente bridada, por lo que una válvula tipo lug ofrece un equilibrio útil entre flexibilidad de instalación, peso y costo.

Consideraciones para servicio de extremo ciego

Las válvulas de mariposa tipo lug a veces se seleccionan para servicio de extremo ciego, donde un lado de la tubería se retira y se requiere que la válvula mantenga el aislamiento del lado presurizado.

Sin embargo, no todas las válvulas de mariposa tipo lug son adecuadas para la presión nominal completa en servicio de extremo ciego. La presión permitida puede depender del diseño del cuerpo, la disposición del asiento, la configuración de los pernos y la clasificación del fabricante.

Por lo tanto, la capacidad de presión de extremo ciego siempre debe confirmarse antes de usar una válvula de mariposa tipo lug en esta condición.

3. Válvula de mariposa bridada

Una válvula de mariposa bridada tiene bridas integrales que se conectan directamente a las bridas de la tubería. Cada lado de la válvula se atornilla de forma independiente a la tubería, creando una conexión rígida y estable.

Las válvulas de mariposa bridadas son especialmente comunes en tuberías de agua de gran tamaño, sistemas municipales de agua, estaciones de bombeo, plantas de energía, sistemas de agua de refrigeración y aplicaciones industriales pesadas.

En comparación con una válvula de mariposa tipo wafer o lug, una válvula de mariposa bridada normalmente tiene un cuerpo más pesado y una mayor rigidez estructural. Esto la hace particularmente atractiva para instalaciones de gran diámetro donde las cargas de la tubería y la estabilidad mecánica son importantes.

Las válvulas bridadas pueden usar diseños concéntricos de asiento resiliente o sistemas de sellado más avanzados de doble y triple offset, dependiendo de la presión, temperatura y condiciones del proceso.

Diseños de brida simple y doble brida

En aplicaciones industriales, el término válvula de mariposa bridada a menudo se refiere a una válvula de mariposa de doble brida. Este diseño tiene una brida completa en ambos extremos del cuerpo de la válvula.

Las válvulas de mariposa de doble brida proporcionan una conexión mecánica fuerte y se usan comúnmente en tuberías de gran diámetro. Pueden ser más fáciles de alinear durante la instalación porque el cuerpo de la válvula se atornilla directamente a cada brida de tubería correspondiente.

Esta construcción se usa ampliamente en tuberías de transmisión de agua, sistemas de agua de refrigeración, plantas de tratamiento y estaciones de bombeo donde los diámetros de las válvulas pueden llegar a ser muy grandes.

Ventajas de las válvulas de mariposa bridadas

La principal ventaja de una válvula de mariposa bridada es su conexión rígida a la tubería. Las bridas integrales distribuyen las cargas mecánicas alrededor del cuerpo de la válvula y proporcionan una instalación segura en grandes sistemas de tuberías industriales.

Una válvula de mariposa bridada también permite que cada lado de la conexión de la tubería se atornille de forma independiente. Esto puede simplificar el mantenimiento y el ensamblaje de la tubería en instalaciones industriales pesadas.

Las principales desventajas son un mayor peso, dimensiones cara a cara más grandes en algunos diseños y un mayor costo de material en comparación con las válvulas de mariposa tipo wafer y lug.

Válvula de mariposa tipo wafer vs lug vs bridada

Aunque las válvulas de mariposa tipo wafer, lug y bridadas usan el mismo principio operativo básico de disco rotativo, sus métodos de conexión las hacen adecuadas para diferentes condiciones de instalación.

Tipos de válvulas de mariposa según el diseño del disco y el asiento

El tipo de conexión no es la única forma de clasificar una válvula de mariposa. Las válvulas de mariposa tipo wafer, lug y bridadas también pueden usar diferentes disposiciones de disco y asiento.

Válvula de mariposa concéntrica

Una válvula de mariposa concéntrica tiene el eje posicionado a través del centro del disco, mientras que el disco está centrado dentro del cuerpo de la válvula. El asiento normalmente rodea la circunferencia interna del cuerpo.

Las válvulas de mariposa concéntricas con asiento resiliente se usan ampliamente para agua, aguas residuales, HVAC y aplicaciones industriales de presión baja a moderada.

Las válvulas de mariposa tipo wafer y lug se fabrican frecuentemente con esta estructura concéntrica porque proporciona una construcción económica y un cierre confiable con asientos de elastómero compatibles.

Válvula de mariposa de doble offset

Una válvula de mariposa de doble offset mueve el eje fuera de la línea central del cuerpo de la válvula y de la línea central de la superficie de sellado del disco.

Esta geometría permite que el disco se separe del asiento rápidamente durante la apertura, reduciendo la fricción y el desgaste del asiento. Las válvulas de mariposa de doble offset se usan comúnmente en aplicaciones de agua, gas, vapor y procesos industriales de mayor presión.

Estas válvulas pueden suministrarse en configuraciones tipo wafer, lug o bridadas dependiendo del tamaño de la válvula y el diseño del fabricante.

Válvula de mariposa de triple excéntrica

Una válvula de mariposa de triple offset introduce un tercer offset geométrico en las superficies de sellado. En lugar de depender de la fricción continua entre el disco y el asiento, las superficies de sellado hacen contacto principalmente cerca de la posición final de cierre.

Las válvulas de mariposa de triple offset comúnmente usan sellado metal a metal y son adecuadas para servicio industrial exigente que involucra temperaturas más altas, presiones más altas o aplicaciones donde los asientos blandos no son adecuados.

Los cuerpos tipo bridado y lug se seleccionan comúnmente para válvulas de mariposa de triple offset en procesamiento químico, petróleo y gas, generación de energía y sistemas de vapor.

Materiales del cuerpo de la válvula de mariposa

Seleccionar el material correcto del cuerpo es esencial para la confiabilidad a largo plazo de la válvula de mariposa. El material correcto depende de la composición del fluido, las condiciones de corrosión, la presión, la temperatura y el entorno externo.

Materiales de asiento para válvulas de mariposa

El asiento controla el rendimiento de cierre y determina gran parte de la capacidad química y de temperatura de la válvula de mariposa.

El EPDM se utiliza ampliamente en sistemas compatibles de agua, aguas residuales y HVAC. El NBR se puede seleccionar para fluidos que contienen aceite compatibles y aplicaciones industriales, mientras que el PTFE proporciona una amplia resistencia química y se utiliza comúnmente en el procesamiento químico.

Los asientos metálicos se utilizan en válvulas de mariposa de alta temperatura y servicio severo donde los asientos elastoméricos o poliméricos no pueden proporcionar suficiente resistencia a la temperatura.

La compatibilidad del asiento siempre debe verificarse contra la composición real del fluido en lugar de seleccionar un material basándose solo en la industria general.

¿Dónde se utilizan las válvulas de mariposa tipo wafer?

La válvula de mariposa tipo wafer es particularmente común en circulación de agua, tuberías de agua de enfriamiento, sistemas HVAC y aplicaciones industriales generales donde las dimensiones compactas y la instalación económica son importantes.

Debido a que las válvulas tipo wafer son relativamente livianas, también son útiles en sistemas montados en patines y arreglos de tuberías donde minimizar la carga estructural es beneficioso.

Las válvulas de mariposa tipo wafer automatizadas pueden equiparse con actuadores neumáticos o eléctricos para operación remota en sistemas de tratamiento de agua, equipos de filtración y redes de servicios industriales.

¿Dónde se utilizan las válvulas de mariposa tipo lug?

Las válvulas de mariposa tipo lug se seleccionan comúnmente en plantas de proceso donde la flexibilidad de mantenimiento de la tubería es importante. Debido a que el cuerpo de la válvula tiene puntos de montaje roscados independientes, el arreglo de tuberías puede ser más fácil de separar que con una válvula tipo wafer convencional.

Se instalan ampliamente en tratamiento de agua, procesamiento químico, tuberías de servicios, sistemas HVAC y plantas industriales donde la construcción compacta sigue siendo importante pero se requiere una mayor flexibilidad de conexión.

Las válvulas de mariposa tipo lug también se suministran frecuentemente con actuadores neumáticos para funciones de aislamiento automatizadas.

¿Dónde se utilizan las válvulas de mariposa con bridas?

Las válvulas de mariposa con bridas son comunes en tuberías grandes porque las bridas integrales proporcionan una alineación segura y soporte estructural.

Las aplicaciones típicas incluyen transmisión de agua municipal, toma de agua cruda, estaciones de bombeo, sistemas de agua de enfriamiento, plantas de desalinización, plantas de tratamiento de aguas residuales, generación de energía y grandes redes de servicios industriales.

Las válvulas de mariposa grandes de doble brida pueden suministrarse con reductores manuales, actuadores eléctricos o sistemas hidráulicos según el tamaño de la válvula, la presión y el tiempo de operación requerido.

Válvulas de mariposa manuales y automatizadas

Las válvulas de mariposa tipo wafer, lug y con bridas pueden operarse manual o automáticamente.

Las válvulas de mariposa pequeñas utilizan frecuentemente manijas de palanca porque la operación de cuarto de vuelta requiere solo un movimiento corto. Las válvulas más grandes normalmente utilizan operadores de tornillo sin fin para reducir el torque de operación requerido del operador.

Los actuadores neumáticos se utilizan ampliamente donde se requiere una operación rápida y repetible. Los actuadores neumáticos de retorno por resorte también pueden proporcionar acción de apertura o cierre por falla.

Los actuadores eléctricos son comunes en plantas de tratamiento de agua, estaciones de bombeo e instalaciones remotas donde no hay aire comprimido disponible. Los actuadores hidráulicos pueden proporcionar alto torque para válvulas de mariposa muy grandes y aplicaciones exigentes de tuberías.

Cómo elegir entre válvulas de mariposa tipo wafer, lug y con bridas

La selección de la conexión correcta de la válvula de mariposa debe comenzar con el arreglo de la tubería y los requisitos de mantenimiento en lugar de simplemente seleccionar el diseño de menor costo.

Una válvula de mariposa tipo wafer es a menudo la opción preferida cuando las dimensiones compactas, el bajo peso y la instalación económica son las prioridades principales. Es particularmente adecuada para aplicaciones generales de agua, enfriamiento y HVAC.

Una válvula de mariposa tipo lug es una opción útil cuando se desean las dimensiones compactas de una válvula tipo wafer pero se requiere flexibilidad de montaje adicional. Se utiliza frecuentemente en sistemas industriales donde las secciones de tubería pueden necesitar desconectarse durante el mantenimiento.

Una válvula de mariposa con bridas se selecciona comúnmente para tuberías de gran diámetro, servicio industrial pesado e instalaciones donde una conexión bridada rígida proporciona ventajas prácticas.

El tipo de conexión por sí solo no determina si una válvula de mariposa es adecuada. Los ingenieros también deben considerar presión, temperatura, medio, velocidad, material del asiento, material del disco, diseño del eje y torque del actuador.

Consideraciones de instalación de válvulas de mariposa

La instalación correcta es esencial para un rendimiento confiable de la válvula de mariposa porque el disco gira fuera del área central del cuerpo de la válvula y puede extenderse hacia la tubería conectada.

Antes de la instalación, se debe verificar el diámetro interno de la tubería y las bridas para confirmar un espacio libre adecuado del disco. La válvula también debe centrarse con precisión entre las bridas para que el disco pueda girar sin contactar la tubería.

Las bridas de la tubería deben alinearse antes de instalar la válvula. Una válvula de mariposa no debe usarse para forzar tuberías desalineadas a su posición porque las cargas mecánicas excesivas pueden deformar el cuerpo o afectar el sellado del asiento.

Las válvulas de mariposa tipo wafer y lug deben posicionarse cuidadosamente entre las bridas antes de apretar los pernos. Los pernos deben apretarse gradual y uniformemente para mantener la alineación correcta de la válvula.

Para válvulas de mariposa con bridas grandes, puede ser necesario un soporte adecuado de la tubería y del actuador para evitar cargas excesivas en el cuerpo de la válvula y la tubería conectada.

Errores comunes en la selección de válvulas de mariposa

Un error común es seleccionar una válvula de mariposa basándose solo en el diámetro nominal. Dos válvulas con el mismo tamaño nominal pueden tener clasificaciones de presión, espacios libres del disco, materiales del asiento y requisitos de torque de operación muy diferentes.

Otro error común es no verificar la compatibilidad de las bridas. Una válvula de mariposa tipo wafer debe coincidir con la norma de la brida de la tubería, el patrón de pernos y la disposición del orificio interno.

Una selección incorrecta del asiento también puede provocar fallas prematuras. Un material de asiento adecuado para agua limpia puede no ser apropiado para hidrocarburos, productos químicos fuertes o temperaturas elevadas.

El dimensionamiento del actuador es otra consideración importante. El par de operación puede aumentar con la presión diferencial, la fricción del asiento, los depósitos y los períodos prolongados sin operación de la válvula. Por lo tanto, el actuador debe incluir márgenes de diseño adecuados.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son los principales tipos de válvula de mariposa?

Los tipos de conexión de cuerpo más comunes para válvulas de mariposa son las válvulas de mariposa tipo wafer, tipo lug y tipo bridada. Las válvulas de mariposa también se pueden clasificar como diseños concéntricos, de doble excéntrica y de triple excéntrica.

¿Qué es una válvula de mariposa tipo wafer?

Una válvula de mariposa tipo wafer es una válvula compacta instalada entre dos bridas de tubería y mantenida en posición mediante pernos o espárragos que sujetan el conjunto completo de brida y válvula.

¿Qué es una válvula de mariposa tipo lug?

Una válvula de mariposa tipo lug tiene orejetas de montaje roscadas alrededor de su cuerpo, de modo que cada brida de tubería se puede atornillar directamente a la válvula.

¿Qué es una válvula de mariposa tipo bridada?

Una válvula de mariposa tipo bridada tiene bridas integrales en el cuerpo de la válvula que se atornillan directamente a las bridas correspondientes de la tubería.

¿Cuál es más económica: la válvula de mariposa tipo wafer o tipo lug?

Una válvula de mariposa tipo wafer es generalmente más económica porque el cuerpo contiene menos material y tiene una disposición de montaje más simple.

¿Qué válvula de mariposa es mejor para tuberías de gran diámetro?

Las válvulas de mariposa de doble brida se utilizan ampliamente en tuberías de gran diámetro porque proporcionan una fuerte alineación y soporte estructural. La selección final aún depende de la presión, el medio, la operación y los requisitos del proyecto.

¿Se puede automatizar una válvula de mariposa tipo wafer?

Sí. Las válvulas de mariposa tipo wafer se pueden equipar con actuadores neumáticos, eléctricos o hidráulicos según el par requerido y el método de operación.

¿Pueden las válvulas de mariposa controlar el flujo?

Las válvulas de mariposa pueden proporcionar estrangulamiento en aplicaciones adecuadas, pero un control preciso requiere un dimensionamiento adecuado de la válvula y una configuración apropiada del disco y del actuador.

¿Cuál es la diferencia entre una válvula de mariposa tipo wafer y tipo lug?

Una válvula de mariposa tipo wafer se sujeta entre dos bridas, mientras que una válvula de mariposa tipo lug tiene orejetas roscadas que permiten atornillar cada brida de forma independiente al cuerpo de la válvula.

¿Cómo debo seleccionar una válvula de mariposa?

La selección debe considerar el tipo de conexión, el fluido, el tamaño, la presión, la temperatura, la velocidad del flujo, el material del cuerpo, el material del disco, el material del asiento, la norma de brida y los requisitos del actuador.

Conclusión

Las válvulas de mariposa tipo wafer, lug y bridada utilizan un disco giratorio para proporcionar un aislamiento compacto de cuarto de vuelta, pero sus diseños de conexión crean diferencias importantes en instalación, mantenimiento, peso y costo.

Una válvula de mariposa tipo wafer proporciona dimensiones compactas, bajo peso e instalación económica, lo que la hace adecuada para sistemas de agua, HVAC e industriales en general.

Una válvula de mariposa tipo lug añade orejetas roscadas en el cuerpo que brindan mayor flexibilidad de instalación y pueden simplificar el mantenimiento en disposiciones de tubería adecuadas.

Una válvula de mariposa tipo bridada, particularmente una de doble brida, proporciona una conexión rígida a la tubería y se utiliza ampliamente en tuberías principales de agua, estaciones de bombeo y sistemas industriales pesados.

La válvula de mariposa correcta no debe seleccionarse únicamente por el estilo de conexión. Los ingenieros también deben considerar la presión de operación, la temperatura, el medio, las condiciones de corrosión, la velocidad del flujo, el diseño de sellado, el material del asiento, el material del disco y el par del actuador.

Al comprender las diferencias entre las válvulas de mariposa tipo wafer, tipo lug y tipo bridada, los ingenieros y los equipos de compras pueden seleccionar una configuración de válvula que proporcione un rendimiento confiable, un mantenimiento más fácil y un costo de operación a largo plazo adecuado.