Tipos de válvula mariposa: Explicación de diseños de obleas, asas y bridas

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

Las válvulas mariposa pueden clasificarse de varias maneras, incluyendo la conexión del cuerpo, la disposición del asiento, la geometría del disco y la estructura de sellado. Entre estas clasificaciones, el estilo de conexión es especialmente importante porque afecta a la instalación, mantenimiento, disposición de la tubería y coste.

Los tres diseños de conexión más comunes son la válvula mariposa de oblea, la válvula mariposa de ola y la válvula mariposa con brida. Aunque los tres utilizan un disco giratorio para controlar el flujo, su construcción corporal y métodos de instalación son diferentes.

Comprender estas diferencias es importante a la hora de seleccionar una válvula mariposa para un nuevo proyecto o sustituir una válvula existente. Una válvula mariposa tipo oblea puede ser la opción más económica para una instalación compacta de uso general, mientras que una válvula mariposa de lug puede ofrecer mayor flexibilidad de instalación. Una válvula mariposa con brida se selecciona habitualmente para tuberías más grandes y aplicaciones donde se prefiere una conexión con brida más fuerte.

¿Qué es una válvula mariposa?

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

Como el disco permanece dentro del camino de flujo incluso cuando está completamente abierto, una válvula mariposa normalmente genera cierta pérdida de presión. Sin embargo, el cuerpo es mucho más corto y ligero que muchas válvulas de compuerta, válvulas globo y válvulas de bola de tamaño nominal similar.

Las válvulas mariposa pueden operarse manualmente con una palanca o caja de cambios, o automáticamente mediante actuadores neumáticos, eléctricos o hidráulicos. El movimiento de cuarto de vuelta los hace especialmente adecuados para sistemas automatizados de aislamiento y control de procesos.

Las válvulas 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 sistemas de sellado EPDM, NBR, PTFE, PTFE reforzado y sistemas de sellado metálico, dependiendo de la temperatura, presión y compatibilidad de fluidos.

Principales tipos de válvula mariposa por conexión

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

1. Válvula de mariposa de oblea

Una válvula mariposa tipo oblea está diseñada para encajar entre dos bridas de tubería. El cuerpo de la válvula es relativamente fino y normalmente no tiene bridas de conexión integradas completas. Pernos o pernos largos pasan por las bridas de la tubería y alrededor o atravesando el cuerpo de la válvula para sujetar todo el conjunto.

El cuerpo compacto convierte a una válvula mariposa tipo oblea en una de las configuraciones de válvula mariposa más ligeras y económicas. Por esta razón, los diseños de obleas se utilizan ampliamente en edificios comerciales, plantas de tratamiento de agua, sistemas de refrigeración, instalaciones HVAC y tuberías industriales generales.

Las válvulas mariposa de oblea están disponibles en muchos tamaños y presiones nominales. Los cuerpos de hierro dúctil con asientos EPDM se utilizan ampliamente en aplicaciones acuáticas, mientras que las configuraciones de acero inoxidable y PTFE pueden seleccionarse para productos químicos compatibles y el servicio corrosivo.

Ventajas de las válvulas mariposa de oblea

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

Las válvulas de oblea son especialmente económicas en tamaños de tubería medianos y grandes, donde una válvula de aislamiento tradicional con brida podría volverse pesada y costosa.

Otra ventaja es la facilidad de instalación de actuadores. Las válvulas mariposa de obleas pueden suministrarse con palancas manuales, cajas de cambios sin fin sin fino, actuadores neumáticos o eléctricos según el método de funcionamiento requerido.

Limitaciones de las válvulas mariposa de oblea

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

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

Por tanto, debe comprobarse el diámetro interno de la tubería y la brida conectadas para asegurar que el disco tenga suficiente espacio durante todo su recorrido operativo.

2. Válvula mariposa de ocos

Una válvula mariposa de rana tiene una serie de ocosas roscadas situadas alrededor del exterior del cuerpo de la válvula. En lugar de usar pernos largos que atraviesan ambas bridas de la tubería, cada brida normalmente puede atornillarse directamente al lado correspondiente del cuerpo de válvulas.

La configuración de asas proporciona una disposición de instalación más flexible que una válvula mariposa estándar de oblea. En diseños adecuados de válvulas y condiciones de funcionamiento aprobadas, un lado de la tubería puede desconectarse mientras la válvula permanece unida al otro lado.

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

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

Ventajas de las válvulas mariposa de asalto

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

Las válvulas de orección también proporcionan una alineación segura porque las ojones roscadas ayudan a posicionar la válvula entre las bridas de la tubería.

La carrocería sigue siendo relativamente compacta en comparación con una válvula mariposa completamente bridada, por lo que una válvula de asalto ofrece un equilibrio útil entre flexibilidad de instalación, peso y coste.

Consideraciones de servicio sin salida

A veces se seleccionan válvulas mariposa de lug para el servicio en el extremo sin salida, donde se retira un lado de la tubería y la válvula debe mantener el aislamiento del lado presurizado.

Sin embargo, no todas las válvulas mariposa de rana son adecuadas para la presión nominal completa en servicio sin salida. La presión permitida puede depender del diseño de la carrocería, la disposición del asiento, la configuración de los cerrojos y la clasificación del fabricante.

Por lo tanto, siempre debe confirmarse la capacidad de presión en extremos muertos antes de usar una válvula mariposa de orección en esta condición.

3. Válvula mariposa con brida

Una válvula mariposa con brida tiene bridas integradas que se conectan directamente a las bridas de la tubería. Cada lado de la válvula está atornillado de forma independiente a la tubería, creando una conexión rígida y estable.

Las válvulas mariposa con brida son especialmente comunes en grandes tuberías de agua, sistemas municipales de agua, estaciones de bombeo, centrales eléctricas, sistemas de refrigeración y aplicaciones industriales pesadas.

En comparación con una válvula mariposa de oblea o de oña, una válvula mariposa con brida normalmente tiene un cuerpo más pesado y mayor rigidez estructural. Esto la hace especialmente atractiva para instalaciones de gran diámetro donde las cargas en las tuberías y la estabilidad mecánica son importantes.

Las válvulas con brida pueden utilizar diseños concéntricos de asiento resiliente o sistemas de sellado más avanzados de doble y triple desplazamiento, dependiendo de la presión, la temperatura y las condiciones del proceso.

Diseños de brida simple y doble brida

En aplicaciones industriales, el término válvula mariposa con brida suele referirse a una válvula mariposa de doble brida. Este diseño tiene una brida completa en ambos extremos del cuerpo de válvulas.

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

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

Ventajas de las válvulas mariposa con brida

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

Una válvula mariposa con brida también permite atornillar cada lado de la conexión de la tubería de forma independiente. Esto puede simplificar el mantenimiento y el montaje de tuberías en instalaciones industriales pesadas.

Las principales desventajas son un mayor peso, mayores dimensiones cara a cara en algunos diseños y un mayor coste de material en comparación con las válvulas de oblea y trozo.

Oblea vs Lug vs Válvula Mariposa con brida

Aunque las válvulas de oblea, asa y brida de mariposa utilizan el mismo principio básico de funcionamiento de disco rotatorio, sus métodos de conexión las hacen adecuadas para diferentes condiciones de instalación.

Tipos de válvulas mariposa por diseño de disco y asiento

El tipo de conexión no es la única forma de clasificar una válvula mariposa. Las válvulas de wafer, rana y mariposa con brida también pueden usar diferentes disposiciones de discos y asientos.

Válvula de mariposa concéntrica

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

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

Las válvulas de mariposa de oblea y de luga se fabrican frecuentemente utilizando esta estructura concéntrica porque proporciona una construcción económica y un cierre fiable con asientos de elastómero compatibles.

Válvula mariposa de doble desplazamiento

Una válvula mariposa de doble desplazamiento aleja el eje tanto de la línea central del cuerpo de la válvula como de la línea central de la superficie de sellado del disco.

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

Estas válvulas pueden suministrarse en configuraciones de oblea, asa o brida dependiendo del tamaño de la válvula y el diseño del fabricante.

Válvula mariposa de triple desplazamiento

Una válvula mariposa de triple desplazamiento introduce un tercer desplazamiento geométrico en las superficies de sellado. En lugar de depender de un roce continuo entre el disco y el asiento, las superficies de sellado hacen contacto principalmente cerca de la posición final cerrada.

Las válvulas mariposa de triple offset suelen usar sellado metal-metal y son adecuadas para servicios industriales exigentes que impliquen temperaturas más altas, presiones más altas o aplicaciones donde los asientos blandos no sean adecuados.

Las carrocerías con brida y de tipo asa se seleccionan comúnmente para válvulas mariposa de triple desplazamiento en procesamiento químico, petróleo y gas, generación de energía y sistemas de vapor.

Materiales del cuerpo de la válvula mariposa

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

Materiales del asiento de la válvula mariposa

El asiento controla el rendimiento del apagado y determina gran parte de la capacidad química y térmica de la válvula mariposa.

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

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

La compatibilidad de los asientos siempre debe comprobarse en función de la composición real del fluido, en lugar de seleccionar un material solo en función de la industria general.

¿Dónde se utilizan las válvulas mariposa de obleas?

La válvula mariposa de oblea es especialmente común en circulación de agua, tuberías de agua de refrigeración, sistemas HVAC y aplicaciones industriales generales donde son importantes dimensiones compactas y una instalación económica.

Dado que las válvulas de oblea son relativamente ligeras, también son útiles en sistemas montados en patinaje y en configuraciones de tuberías donde minimizar la carga estructural es beneficioso.

Las válvulas automáticas de mariposa de oblea 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 usan las válvulas mariposa de asalto?

Las válvulas mariposa de lobos se seleccionan habitualmente en plantas de proceso donde la flexibilidad en el mantenimiento de las tuberías es importante. Debido a que el cuerpo de la válvula tiene puntos de montaje roscados independientes, la disposición de tuberías puede ser más fácil de separar que con una válvula de oblea 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 mayor flexibilidad de conexión.

Las válvulas mariposa de las ranas también suelen estar equipadas con actuadores neumáticos para tareas de aislamiento automatizadas.

¿Dónde se utilizan las válvulas mariposa con brida?

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

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

Las grandes válvulas mariposa de doble brida pueden suministrarse con cajas de cambios manuales, actuadores eléctricos o sistemas hidráulicos dependiendo del tamaño de la válvula, la presión y el tiempo de funcionamiento requerido.

Válvulas de mariposa manuales y automáticas

Las válvulas de oblea, asa y mariposa con brida pueden operarse manualmente o automáticamente.

Las pequeñas válvulas mariposa suelen usar manillas de palanca porque el funcionamiento de cuarto de vuelta requiere solo un movimiento corto. Las válvulas más grandes normalmente utilizan operadores de engranajes sin fin para reducir el par de funcionamiento requerido por el operador.

Los actuadores neumáticos se utilizan ampliamente cuando se requiere un funcionamiento rápido y repetible. Los actuadores neumáticos de retorno de muelle también pueden proporcionar acción de apertura o cierre de fallo.

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 un par alto para válvulas mariposa muy grandes y aplicaciones exigentes en tuberías.

Cómo elegir entre válvulas de oblea, de olas y de brida mariposa

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

Una válvula mariposa tipo oblea suele ser la opción preferida cuando las principales prioridades son dimensiones compactas, bajo peso e instalación económica. Es especialmente adecuado para aplicaciones generales de agua, refrigeración y climatización.

Una válvula mariposa de ola es una opción útil cuando se desean las dimensiones compactas de una válvula de oblea, pero se requiere flexibilidad adicional en el montaje. Se utiliza frecuentemente en sistemas industriales donde puede ser necesario desconectar secciones de tubería durante el mantenimiento.

Una válvula mariposa con brida se selecciona habitualmente para tuberías de gran diámetro, servicios industriales de alta resistencia e instalaciones donde una conexión rígida con brida ofrece ventajas prácticas.

El tipo de conexión por sí solo no determina si una válvula mariposa es adecuada. Los ingenieros también deben tener en cuenta la presión, la temperatura, el medio, la velocidad, el material del asiento, el material del disco, el diseño del eje y el par de los actuadores.

Consideraciones sobre la instalación de válvulas mariposa

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

Antes de la instalación, debe comprobarse el diámetro interno de la tubería y las bridas para confirmar un espacio adecuado para los discos. La válvula también debe estar centrada con precisión entre las bridas para que el disco pueda girar sin tocar la tubería.

Las bridas de la tubería deben alinearse antes de instalar la válvula. No se debe usar una válvula mariposa para forzar la colocación de tuberías desalineadas, ya que las cargas mecánicas excesivas pueden deformar el cuerpo o afectar al sellado del asiento.

Las válvulas mariposa de obleas y lugas deben colocarse cuidadosamente entre las bridas antes de apretar los tornillos. Los tornillos deben apretarse de forma gradual y uniforme para mantener la alineación correcta de las válvulas.

Para válvulas mariposa grandes con brida, puede ser necesario un soporte adecuado para la tubería y el actuador para evitar cargas excesivas sobre el cuerpo de la válvula y las tuberías conectadas.

Errores comunes en la selección de válvulas mariposa

Un error común es seleccionar una válvula mariposa basándose únicamente en el diámetro nominal. Dos válvulas con el mismo tamaño nominal pueden tener clasificaciones de presión, espacios para discos, materiales del asiento y requisitos de par de funcionamiento muy diferentes.

Otro error común es no verificar la compatibilidad de bridas. Una válvula mariposa de oblea debe coincidir con el estándar de la brida de la tubería, el patrón de pernos y la disposición interna del diámetro.

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

El tamaño del actuador es otra consideración importante. El par de funcionamiento puede aumentar con la presión diferencial, la fricción del asiento, los depósitos y largos periodos sin operación de válvulas. Por tanto, el actuador debe incluir márgenes de diseño apropiados.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son los principales tipos de válvula mariposa?

Los tipos de conexión de cuerpo de válvulas mariposa más comunes son las válvulas mariposa de obleas, las válvulas mariposa de rana y las válvulas mariposa con brida. Las válvulas mariposa también pueden clasificarse en diseños concéntricos, de doble y triple desplazamiento.

¿Qué es una válvula de mariposa de oblea?

Una válvula mariposa de oblea es una válvula compacta instalada entre dos bridas de tubería y mantenida en posición por pernos o pernos que sujetan la brida completa y el conjunto de la válvula juntos.

¿Qué es una válvula mariposa de lug?

Una válvula mariposa de rana tiene orillas roscadas alrededor de su cuerpo para que cada brida de la tubería pueda atornillarse directamente a la válvula.

¿Qué es una válvula mariposa con brida?

Una válvula mariposa con brida tiene bridas integradas en el cuerpo de la válvula que se atornillan directamente a las bridas correspondientes de la tubería.

¿Cuál es más barato: la oblea o la válvula mariposa de lugs?

Una válvula mariposa tipo oblea suele ser más económica porque el cuerpo contiene menos material y tiene un montaje más sencillo.

¿Qué válvula mariposa es la mejor para tuberías grandes?

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

¿Se puede automatizar una válvula mariposa tipo oblea?

Sí. Las válvulas mariposa de obleas pueden equiparse con actuadores neumáticos, eléctricos o hidráulicos dependiendo del par y método de funcionamiento requeridos.

¿Pueden las válvulas mariposa controlar el flujo?

Las válvulas mariposa pueden proporcionar regulación en aplicaciones adecuadas, pero un control preciso requiere un dimensionamiento adecuado de las válvulas y una configuración adecuada de disco y actuador.

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

Una válvula mariposa de oblea se sujeta entre dos bridas, mientras que una válvula mariposa de orejetas tiene ocosos roscados que permiten atornillar cada brida de forma independiente al cuerpo de la válvula.

¿Cómo debería elegir una válvula mariposa?

La selección debe tener en cuenta el tipo de conexión, fluido, tamaño, presión, temperatura, velocidad de flujo, material del cuerpo, material del disco, material del asiento, estándar de brida y requisitos de actuadores.

Conclusión

Las válvulas de oblea, asa y mariposa con brida utilizan un disco giratorio para proporcionar aislamiento compacto de cuartos de vuelta, pero sus diseños de conexión suponen diferencias importantes en instalación, mantenimiento, peso y coste.

Una válvula mariposa tipo oblea proporciona dimensiones compactas, bajo peso e instalación económica, lo que la hace adecuada para sistemas de agua, climatización y industriales generales.

Una válvula mariposa de luga añade oños roscados en el cuerpo que ofrecen mayor flexibilidad de instalación y pueden simplificar el mantenimiento en disposiciones adecuadas de tuberías.

Una válvula mariposa con brida, especialmente una válvula mariposa de doble brida, proporciona una conexión rígida a la tubería y se utiliza ampliamente en grandes tuberías de agua, estaciones de bombeo y sistemas industriales pesados.

La válvula mariposa correcta no debe seleccionarse solo 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 del sellado, el material del asiento, el material del disco y el par motor del actuador.

Al comprender las diferencias entre las válvulas mariposa de obleas, las válvulas mariposa de obleas y las válvulas mariposa con brida, los ingenieros y los equipos de compras pueden seleccionar una configuración de válvulas que proporcione un rendimiento fiable, un mantenimiento más sencillo y un coste operativo adecuado a largo plazo.