Válvulas de Mariposa: Definición, Aplicaciones, Clasificaciones y Característica

Aválvula de mariposaes una válvula rotativa que se abre y cierra mediante una rotación de 90° o casi 90° de un elemento de cierre en forma de disco (circular o rectangular). Consiste principalmente en un cuerpo de válvula, disco, vástago y manija/actuador.

Aplicaciones
Las válvulas de mariposa se utilizan ampliamente en sistemas municipales de suministro de agua y drenaje, y también desempeñan un papel fundamental en centrales térmicas, centrales nucleares, plantas de tratamiento de aguas residuales y otros campos industriales. Además, las turbinas hidráulicas de gran escala en las centrales hidroeléctricas suelen adoptar diseños de válvulas de mariposa como válvulas de entrada.
Son adecuados para una amplia gama de medios, incluidos gases como gas de carbón y vapor, polvos secos, lodos y líquidos como agua, condensado, aguas residuales y agua de mar.

válvulas de mariposaSe pueden clasificar según diferentes criterios:
*Por función: tipo de apagado y tipo de modulación/regulación.
*Por diseño estructural: tipos concéntricos (línea central), excéntrico simple, doble excéntrico y triple excéntrico.
*Por material de sellado: modelos sellados con caucho, sellados con PTFE y sellados con metal.

Válvula de mariposa concéntrica (línea central)
En una válvula de mariposa concéntrica, el eje del vástago se encuentra en el mismo plano que el plano central del disco y corta la línea central de la tubería en ángulo recto. Este diseño crea un área de disco simétrica a ambos lados del eje del vástago, simplificando la estructura y logrando un sellado simétrico bidireccional. También presenta una baja resistencia al flujo y un par de operación relativamente bajo, lo que la hace ampliamente utilizada en válvulas de mariposa de tamaño mediano y pequeño.
Sin embargo, tiene desventajas: los extremos del vástago están sujetos a una fricción constante, lo que provoca un desgaste más rápido y posibles fugas. Para mitigar esto, a veces se utilizan revestimientos de PTFE para reducir la fricción o se agregan resortes para compensar el desgaste. En particular, si se emplea un sello de metal con metal, el rendimiento de sellado del tipo concéntrico puede verse comprometido.

Para superar las limitaciones de los diseños de excéntrica simple, la válvula de mariposa de doble excéntrica desplaza el eje de la válvula en una distancia e, creando un ángulo obtuso (mayor a 90°) entre la línea que conecta el centro del eje con el punto de sellado y la cara de sellado. Esto elimina la interferencia del sellado y garantiza que la fuerza de sellado aumente gradualmente durante el cierre, brindando un sellado más confiable.
Al abrir, la cara de sellado del disco se desengancha rápidamente del asiento, lo que reduce en gran medida las raspaduras y el desgaste. Este diseño también permite el uso de sellos metálicos duros.
Un desafío de diseño es que evitar la interferencia del sello duro metálico de cono sobre cono puede requerir una excentricidad secundaria adicional, lo que aumenta el par de apertura. Esto llevó al desarrollo de la válvula de mariposa de triple excéntrica.

El diseño de triple excéntrica optimiza aún más la estructura de doble excéntrica al girar el ángulo cónico a un cono oblicuo, lo que reduce efectivamente la excentricidad e y, por lo tanto, reduce el par de apertura. Sin embargo, esto introduce nuevas complejidades: la colocación del eje requiere un análisis cinemático tridimensional para evitar interferencias entre los pares de sellado, lo que exige cálculos precisos y una comprensión profunda de los principios operativos de la válvula.

Las válvulas de mariposa son conocidas por su estructura simple y dimensiones compactas, lo que las hace ideales para operaciones rápidas de apertura y cierre. Tienen una longitud corta entre caras, baja resistencia a los fluidos y excelentes propiedades de control de flujo. Además, requieren un par de funcionamiento relativamente bajo, lo que mejora la facilidad de uso.
Estas fortalezas las hacen particularmente adecuadas para aplicaciones de baja presión y gran diámetro, donde pueden servir como válvulas de cierre y regulación. Sin embargo, debido a su dependencia común de sellos blandos, las válvulas de mariposa no son adecuadas para entornos de alta temperatura y alta presión.