En plantas industriales e instalaciones de procesamiento, las válvulas de mariposa se utilizan por su tamaño compacto y su funcionamiento sencillo. La operación es simple. La válvula gestiona el flujo de fluidos haciendo girar un disco circular dentro del orificio de la tubería.
Entonces, ¿cómo funciona una válvula de mariposa en una aplicación del mundo real?
Cuando un operador gira el vástago 90 grados, el disco gira a una posición perpendicular para bloquear el flujo. Al girarlo de nuevo a cero grados o paralelo al flujo, se devuelve a una posición completamente abierta.
Esta rápida acción de cuarto de vuelta permite al operador detener, iniciar o regular el flujo. Las válvulas de mariposa se pueden utilizar en diversos medios como líneas de agua, vapor, aceite y productos químicos.
Para ayudarle a seleccionar el hardware adecuado para su sistema, esta guía explora los principios operativos fundamentales, los componentes esenciales de la válvula de mariposa, las variaciones de diseño y los casos de uso industrial específicos.
Componentes y funciones principales de la válvula de mariposa
Como ingeniero u operador industrial, es importante comprender las partes de una válvula de mariposa. Esto ayuda a optimizar el mantenimiento y la adquisición.
La siguiente sección detalla los componentes esenciales válvula de mariposa y sus roles específicos en el control de flujo:
- Cuerpo de la válvula: La estructura principal que se ajusta entre las bridas de la tubería. Los estilos comunes incluyen cuerpos tipo oblea, lug y bridados.
- El disco: A menudo se le llama la “mariposa”. Este componente obstruye el flujo.
- El vástago: El eje conecta el disco interno al actuador externo. Debe estar hecho de aleaciones de alta resistencia como SS316 o 17-4 PH para resistir el par.
- El Asiento: Este proporciona el sello entre el disco y el cuerpo. Los asientos pueden ser resilientes (caucho/PTFE) o metálicos.
- El Actuador: Este proporciona la fuerza para girar el vástago, que puede ser manual, neumático o eléctrico.
Estos válvula de mariposa deben cumplir con estándares internacionales como API 609 o ASME B16.34 para garantizar la seguridad en plantas industriales.
El principio básico: ¿Cómo funciona una válvula de mariposa?
El principio de funcionamiento es sencillo. Por eso la mayoría de los operadores industriales se refieren al video de funcionamiento de válvula de mariposa para visualizar el proceso. Un disco metálico se monta en el centro de la tubería sobre un vástago. El vástago se conecta a un actuador fuera del cuerpo de la válvula.
1. Posición cerrada
Cuando está cerrada, el disco se sitúa perpendicular al diámetro de la tubería. El borde exterior presiona contra el asiento mientras comprime el elastómero o acopla el cono metálico. No pasa flujo. La integridad del cierre depende de la fuerza de contacto disco-asiento y del grado del material del asiento.
2. Posición abierta
El actuador gira el vástago 90°. El disco ahora se alinea paralelo al flujo. El fluido pasa por ambos lados del disco con mínima restricción. A diferencia de una válvula de compuerta, el disco permanece en la trayectoria del flujo, lo que resulta en una caída de presión residual.
Valores Cv (coeficientes de flujo) para una válvula de mariposa completamente abierta varían aproximadamente de 35 a 75 por pulgada de diámetro nominal de tubería. Esto depende del perfil del disco y del tipo de válvula.
3. Estrangulamiento / Regulación del flujo
A diferencia de una válvula de bola, la válvula de mariposa puede abrirse en etapas. El ángulo del disco determina el caudal. De esta manera, la válvula no libera agua de forma simple y constante al abrirla. Comienza con cantidades pequeñas y precisas y aumenta significativamente a medida que se alcanza la posición completamente abierta.
Para un dimensionamiento preciso, utilice las tablas Kv/Cv del fabricante o consulte la norma IEC 60534-2-1 para los cálculos de caudal de válvulas de control.
Tres tipos principales de diseño de válvulas de mariposa
Los tres diseños funcionan según el principio de cuarto de vuelta. Las diferencias radican en la geometría del disco, el desplazamiento del vástago y el mecanismo de sellado.
La siguiente tabla resume las diferencias clave en la clasificación de presión, capacidad de temperatura, vida útil del asiento y par:
| Parámetro | Concéntrica (Desplazamiento cero) | Desplazamiento doble | Compensación triple |
| Presión máx. | ~17 bar (250 PSI) | ~100 bar (1.440 PSI) | ~102 bar (1.480 PSI) |
| Temperatura máx. | ~200 °C | ~650 °C | ~650 °C |
| Material del asiento | Caucho (EPDM / NBR / FKM) | Caucho o metal | Metal (laminado o macizo) |
| Clase de fuga | EN 12266-1 Clase B | Clase A o B | Clase A (sin fugas) |
| Dirección del flujo | Bidireccional | Dirección preferida | Solo unidireccional |
| Normas típicas | AWWA C504, EN 593 | API 609 Cat. A | API 609 Cat. B, EN 593 |
La siguiente sección explora los aspectos más destacados de cada tipo de válvula.
Válvula de mariposa concéntrica (desplazamiento cero)
Una válvula de mariposa concéntrica tiene un vástago que atraviesa el centro exacto del disco. El borde del disco contacta el asiento de goma en toda su circunferencia durante cada ciclo de apertura y cierre. Este roce constante limita la vida útil del asiento en servicios de alto ciclo o abrasivos.
Como resultado, el diseño concéntrico es una opción rentable para el suministro de agua a baja presión y el control general de fluidos. Sin embargo, solo se recomiendan para presiones inferiores a 16 bar (psi).
Las válvulas concéntricas o de desplazamiento cero están fabricadas en hierro dúctil GGG50 con recubrimiento epoxi, o acero inoxidable 316 para medios corrosivos.
Los sistemas de agua potable requieren válvulas de mariposa con asiento de goma para cumplir con las normas AWWA C504.
Válvula de mariposa de doble desplazamiento (alto rendimiento)
El diseño de doble excentricidad crea una acción de cierre similar a la de una leva. El disco se separa del asiento durante los primeros 10 grados de apertura. Luego, regresa al contacto total con el asiento solo en los últimos 10 grados de cierre. No hay contacto con el asiento durante el movimiento.
Esto resulta en un menor par de operación y una vida útil extendida del asiento, lo que lo hace adecuado para líneas de vapor, petróleo y gas, y agua a alta presión.
Sin embargo, es crucial seguir la dirección de flujo recomendada por el fabricante para preservar el rendimiento de sellado.
Válvulas de Doble Excentricidad requieren API 609 Categoría A y ASME Clase de Presión 150 a 600 (PN 10 a PN 100).
¿Cómo funciona una válvula de mariposa de triple desplazamiento?
El diseño de triple excentricidad añade una tercera excentricidad geométrica: una superficie de sellado cónica en el disco y el asiento.
Las tres excentricidades trabajan juntas:
- Excentricidad 1: eje del vástago detrás de la línea central del disco
- Excentricidad 2: eje del vástago alejado de la línea central del orificio
- Excentricidad 3: eje de contacto disco-asiento inclinado a un cono de ángulo recto — creando un sello sin fricción y sin roce
La geometría del cono significa que el disco y el asiento solo hacen contacto en el punto final de cierre. Hay cero fricción de deslizamiento durante todo el arco de recorrido. Esto elimina por completo el desgaste del asiento.
En la dirección de flujo hacia adelante (preferida), la presión de línea actúa como una fuerza auto-energizante: una mayor presión aumenta la fuerza de asiento, apretando el cierre. La instalación inversa niega este efecto y reduce la fuerza de contacto del asiento.
El sellado metal-metal logra EN 12266-1 Clase A (sin fugas) y cumple con las pruebas API 598. Las válvulas de triple excentricidad se especifican en:
- Generación de energía, como líneas de derivación de turbinas de vapor, sistemas de alimentación de calderas (operando a 540 °C / 1.000 °F)
- Refinería y petroquímica con aislamiento de hidrocarburos, servicio a prueba de fuego según API 607
- Terminales de GNL con servicio criogénico hasta -196 °C
- Vapor a alta temperatura con clase de presión ASME 600 a 2500
También puede preguntar, ¿cómo funciona el deslizamiento de una válvula de mariposa?En realidad, una válvula de mariposa no se “desliza” como una válvula de compuerta. El movimiento de deslizamiento o barrido se caracteriza por el movimiento de abierto a cerrado.
Presión: CL150 (PN6～PN25)
Tipo de conexión: FLG
Estándar: ASME B16.34 / API-609
Aplicaciones industriales por tipo de válvula
| Industria | Servicio Típico | Tipo Recomendado |
| Agua y aguas residuales | Aislamiento de flujo, tuberías principales DN80–DN2000 | Concéntrica, AWWA C504 |
| Gas de petróleo | Tuberías de proceso, aislamiento a prueba de fuego | Doble excentricidad, API 609 Cat. A |
| Refinería / Petroquímica | Aislamiento de hidrocarburos, vapor a alta temperatura | Triple excentricidad, API 609 Cat. B / API 607 |
| Generación de energía | Bypass de turbina, alimentación de caldera a >540 °C | Triple excentricidad, ASME Clase 600–2500 |
| Alimentos y Bebidas | Medios higiénicos, tuberías compatibles con CIP | Concéntrica, cuerpo de acero inoxidable 316, NSF/ANSI 61 |
| Minería / Lodos | Lodo abrasivo, aislamiento de alto ciclo | Acción deslizante o doble excéntrico, disco revestido |
Conclusión
Una válvula de mariposa es la opción estándar para un cierre rápido en la mayoría de los sistemas de tuberías industriales. La válvula controla el flujo haciendo girar un disco 90° dentro del orificio de una tubería. Esta acción de cuarto de vuelta es fundamental, especialmente en situaciones de cierre de emergencia.
Hay tres diseños principales de válvulas de mariposa: concéntricas, de doble excéntrico y de triple excéntrico. Cada válvula cubre clases de presión de PN10 a PN250 y temperaturas de −196 °C a 650 °C. Es importante comprender el válvula de mariposa para ayudarle a elegir el adecuado para su proyecto.
Xintai Valve fabrica válvulas de mariposa concéntricas, de doble excéntrico y de triple excéntrico según las normas API 609, EN 593, AWWA C504 e ISO 5752. Póngase en contacto con el equipo de ingeniería para el dimensionamiento específico de la aplicación, la selección de materiales y los cálculos de par del actuador.
