La válvula de mariposa tiene componentes que son vitales en muchas industrias de control de flujo. Su facilidad de operación también la convierte en la opción preferida. La industria química es una de esas industrias donde las válvulas de mariposa se requieren en abundancia.
Al tomar decisiones sobre el tipo de válvula, los ingenieros deben considerar muchos factores importantes.
A procesamiento químico válvula de mariposa es vital en el procesamiento químico. Puede manejar fluidos diversos, adaptarse a tuberías de gran diámetro y operar con una simple acción de cuarto de vuelta.
Este artículo revisa los componentes principales, los principios de funcionamiento y los criterios de selección que más importan a los gerentes de compras y a los ingenieros de planta.
¿Qué es una válvula de mariposa?
Una válvula de mariposa es un dispositivo rotatorio de cuarto de vuelta control de flujo . Utiliza un disco giratorio para detener, iniciar o regular el flujo de fluidos a través de una tubería.
A diferencia de las válvulas de compuerta o globo, el disco permanece dentro de la trayectoria del flujo en todo momento. Su perfil delgado crea muy poca resistencia cuando está completamente abierto.
Las válvulas de mariposa se utilizan ampliamente como válvulas para la industria de procesamiento químico. Manejan líquidos, gases, lodos y medios semocorrosivos en diversas condiciones de proceso.
Los tamaños estándar varían de 1 pulgada a más de 200 pulgadas de diámetro. Las clasificaciones de presión suelen oscilar entre 150 psi y 740 psi de presión de trabajo en frío.
La capacidad de temperatura depende del material del asiento seleccionado. Los diseños con asiento resiliente operan de -25 °F a 300 °F (ASME Clase 150). Los diseños de alto rendimiento se extienden hasta 450 °F. Las válvulas de mariposa con asiento metálico pueden soportar temperaturas de hasta 1,000 °F.
Los Cuatro Componentes Principales de una Válvula de Mariposa
Cada válvula de mariposa tiene los mismos cuatro componentes fundamentales. Comprender cada uno de ellos le ayuda a seleccionar la configuración adecuada para su servicio químico específico.
1. Cuerpo
El cuerpo de la válvula se monta directamente entre dos bridas de tubería. Las dos configuraciones de cuerpo de válvula son de tipo oblea y de tipo orejeta.
El cuerpo de oblea se asienta entre las bridas y depende de los pernos de la brida para la compresión. Cuesta menos y no transfiere carga de tubería a través de la válvula.
El cuerpo de orejeta tiene agujeros roscados para pernos que coinciden con el patrón de la brida de la tubería. Soporta servicio de extremo muerto y permite la extracción de la tubería aguas abajo sin perturbar la válvula.
Los materiales del cuerpo de las válvulas incluyen hierro fundido, hierro dúctil (ASTM A536), acero al carbono (ASTM A216 WCB) y acero inoxidable (CF8M/316). La selección del material depende de la química del fluido y la temperatura de operación.
2. Disco
El disco es el miembro de cierre de flujo de la válvula. Girar la válvula un cuarto de vuelta la abre o cierra completamente. Esto es equivalente a una compuerta en una válvula de compuerta o una bola en una válvula de bola.
La geometría del disco determina las características de flujo y el par de operación. Hay tres diseños de perfil comunes en el servicio químico.
El primero es el disco concéntrico, que está montado en el centro, de bajo costo y adecuado para servicio de baja presión.
El segundo es el disco de doble excéntrico, que tiene un vástago descentrado que reduce la fricción de contacto del asiento y extiende la vida útil del asiento.
Por último, el disco de triple excéntrico. Su fricción de apertura casi nula es ideal para productos químicos agresivos y temperaturas de hasta 1,000 °F.
3. Vástago
El vástago transmite el par de rotación del actuador al disco. Está disponible como un eje de una pieza o un conjunto de vástago dividido de dos piezas.
En los diseños con asiento resiliente, el vástago está completamente aislado del fluido del proceso. Esto permite una selección rentable de acero al carbono o acero inoxidable sin sacrificar la protección contra la corrosión.
Las válvulas de mariposa de alto rendimiento exponen el vástago a los fluidos del proceso. El vástago debe cumplir con los requisitos de compatibilidad y resistencia mecánica bajo cargas de asiento.
4. Asiento
El asiento crea un sello hermético entre el borde del disco y el cuerpo de la válvula. Es el componente químicamente más crítico en aplicaciones de servicio corrosivo.
Los materiales comunes de asiento y sus propiedades clave incluyen los siguientes:
- EPDM: adecuado para agua, vapor y servicio químico suave hasta 250 °F.
- NBR (Nitrilo): compatible con aceites e hidrocarburos, clasificado hasta 180 °F.
- PTFE / RTFE: amplia compatibilidad química, clasificado de -40 °F a 400 °F, el más común para servicio químico.
- Revestimiento de PFA: el válvula de mariposa revestida de PFA para procesamiento químico encapsula completamente el cuerpo y el vástago. Esto aísla todas las partes metálicas de los fluidos corrosivos o ultrapuros, eliminando la necesidad de cuerpos de aleación costosos.
Los diseños de alto rendimiento utilizan asientos activados por línea, donde la presión de la tubería aumenta la fuerza de sellado. Las opciones de asiento metálico a prueba de fuego proporcionan integridad de cierre durante y después de eventos térmicos (según API 607 / ISO 10497 requisitos).
¿Cómo funciona una válvula de mariposa?
Una de las razones por las que una válvula de mariposa tiene demanda se debe a su operación rápida y sencilla. La acción de 90 grados o cuarto de vuelta opera fácilmente la válvula a una posición abierta/cerrada.
En la posición cerrada, el disco se sitúa perpendicular a la dirección del flujo. Bloquea toda la luz de la tubería y evita el paso del fluido.
Una rotación de 90 grados mueve el disco paralelo a la trayectoria del flujo. Esto crea una abertura anular alrededor del borde del disco, permitiendo el paso del fluido con mínima resistencia.
El perfil aerodinámico del disco reduce la turbulencia y la caída de presión. Las válvulas de mariposa son más eficientes energéticamente que las válvulas de compuerta o globo en aplicaciones de gran diámetro.
Las válvulas de mariposa admiten tanto servicio de encendido/apagado como servicio de modulación (estrangulamiento). Las características de flujo dependen del diseño del disco y del tipo de actuador.
Un porcentaje igual es la característica más común para aplicaciones de dosificación química y control de presión.
Los tipos lineales se prefieren cuando hay más del 25% de la caída de presión del sistema disponible a través de la válvula.
Los tipos de apertura rápida se utilizan para un aislamiento rápido. Raramente se recomiendan para modulación continua.
Tenga en cuenta que las válvulas de mariposa no son de paso total. No son compatibles con operaciones de pigging o swabbing.
¿Cuáles son los Métodos de Actuación para Aplicaciones de Procesamiento Químico?
La selección del actuador correcto afecta directamente la confiabilidad del proceso y el costo del ciclo de vida. Cada método de actuación se adapta a diferentes condiciones de operación.
- Manual (volante/palanca/operador de engranaje): adecuado para operaciones infrecuentes y válvulas por debajo de DN 200.
- Actuador eléctrico: proporciona un posicionamiento preciso a través de una señal de control de 4-20 mA. Común en sistemas automatizados de dosificación química y procesamiento por lotes.
- Actuador neumático: utiliza aire comprimido limpio para una respuesta rápida. Preferido en plantas químicas que requieren actuación ATEX o a prueba de explosiones.
- Actuador hidráulico: maneja servicio de gran diámetro y alta presión donde el par eléctrico o neumático es insuficiente.
Las válvulas de mariposa requieren un par de operación significativamente menor que las válvulas de compuerta de tamaño equivalente. Esto reduce los requisitos de dimensionamiento del actuador y disminuye el costo general del sistema.
Por qué las Válvulas de Mariposa Sobresalen en el Procesamiento Químico
Múltiples factores técnicos y comerciales posicionan la válvula de mariposa como una de las mejores soluciones de válvulas industriales para plantas de procesamiento químico.
Aquí están las ventajas de una válvula de mariposa para procesamiento químico en entornos industriales:
- Las válvulas de mariposa requieren menos espacio, mano de obra y soporte de tuberías que las válvulas de compuerta o válvulas de globo.
- Menos piezas móviles significan menos puntos de desgaste. Esto reduce directamente los intervalos de mantenimiento y el tiempo de inactividad no planificado en procesos químicos continuos.
- Las válvulas de mariposa son compatibles con varios materiales como PTFE, RTFE y PFA. Estos revestimientos resisten productos químicos corrosivos, eliminando la necesidad de cuerpos de aleación costosos.
- Los diseños revestidos no mojados protegen el cuerpo y el vástago de los medios corrosivos. Ofrecen resistencia química a una fracción del costo de la construcción de válvulas totalmente de aleación.
- La operación de cuarto de vuelta se integra fácilmente con los sistemas de control de procesos basados en DCS y PLC. Esto admite operaciones de planta totalmente automatizadas.
- Escalable de 1 a 200 pulgadas de diámetro. Una sola familia de válvulas cubre las necesidades de aislamiento en toda la planta de procesamiento químico.
Solicitud: Diseñadas para regular y aislar de manera confiable el fluido que fluye a través de secciones críticas de las tuberías industriales.
Conclusión
Seleccionar la válvulas de procesamiento químico adecuadas significa comprender cada componente y cómo funciona. Los equipos de adquisiciones y los ingenieros también deben evaluar cuidadosamente los medios del proceso, la facilidad de operación, los programas de mantenimiento y la compatibilidad de materiales.
Válvula Xintai Group has manufactured industrial valves since 1998. The company holds ISO 9001 quality management certification and API certification.
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