El complejo movimiento de fluidos en los sistemas industriales no puede ser completo sin la ayuda de las válvulas industriales. En lo que respecta a la selección de válvulas, las válvulas de compuerta y las válvulas de mariposa son dos de los tipos más populares de válvulas que se utilizan en muchas industrias. Estos dispositivos mecánicos, que suelen pasarse por alto en la gestión global de las operaciones, son los controladores de la velocidad, la ubicación y el volumen del caudal. Elegir la válvula equivocada puede dar lugar a una cadena de problemas que van desde el despilfarro de energía, el elevado consumo energético, el fallo de la válvula e incluso el peligro. Por tanto, es importante conocer las diferencias entre estos dos tipos de válvulas y sus ventajas e inconvenientes, y también es crucial que los ingenieros y operarios de diversas industrias tengan estos conocimientos para evitar posibles inconvenientes a la hora de elegir entre una válvula de compuerta y una válvula de mariposa para sus aplicaciones.
¿Qué es una válvula de compuerta?
Una válvula de compuerta está diseñada de tal forma que tiene una compuerta que se abre y se cierra para regular el flujo de fluidos. Se utiliza principalmente para el servicio de apertura y cierre, y ofrece un paso total y una baja caída de presión cuando está totalmente abierta. Una válvula de compuerta funciona con un mecanismo muy básico. Utiliza una compuerta o una cuña que se coloca perpendicularmente a la trayectoria del flujo para cerrar el paso del fluido. Cuando está totalmente abierta, la compuerta se retira completamente de la corriente de flujo y proporciona la menor interferencia. Las partes principales de la válvula de compuerta son el cuerpo, el asiento, la compuerta, el vástago y el bonete.
Tipos de válvulas de compuerta
Las válvulas de compuerta son de diferentes tipos en función del diseño y son similares en su principio de funcionamiento, pero están diseñadas para diferentes aplicaciones. La válvula de compuerta de cuña maciza, como su nombre indica, tiene una sola pieza como compuerta y es adecuada para servicios generales por su sencillez y robustez. Pueden fabricarse con materiales como el acero inoxidable para aumentar su durabilidad. En los casos en que la dilatación de la tubería o la tensión pueden provocar atascos, la válvula de compuerta de cuña flexible incorpora un corte o ranura en la cuña para que pueda flexionarse y ofrecer un mejor sellado incluso en estas condiciones. La válvula de compuerta de cuña dividida, formada por dos piezas separadas que se encajan en los asientos de la válvula, ofrece un mejor sellado que otros tipos de válvulas, especialmente cuando se trata de sólidos en suspensión. Por último, las válvulas de compuerta de corredera paralela utilizan dos discos paralelos con un mecanismo de resorte o presión de línea para mantener los discos en contacto con los asientos; se utilizan en aplicaciones de vapor a alta temperatura y alta presión porque pueden soportar fácilmente la distorsión térmica.
¿Qué es una válvula de mariposa?
Una válvula de mariposa es una válvula de un cuarto de vuelta que controla el flujo de fluidos mediante la rotación de un disco. Este disco está situado en el centro de la tubería y gira sobre un vástago. En la posición totalmente abierta, el disco gira unos 90 grados para permitir el paso libre del fluido.
Tipos de válvulas de mariposa
Las válvulas de mariposa también están disponibles en diferentes tipos dependiendo de la aplicación que se requiera para un determinado proceso. El tipo más común de válvula de mariposa es la válvula de mariposa tipo oblea, que se coloca entre dos bridas y se fija mediante pernos que atraviesan las bridas. La válvula de mariposa tipo orejeta tiene insertos roscados o "orejetas" que permiten atornillarlas a una brida independientemente de la otra, por lo que son adecuadas para aplicaciones sin salida. Las válvulas de mariposa tienen bridas en ambos extremos del disco que son compatibles con las bridas de las tuberías, lo que facilita la alineación y crea una conexión fuerte, especialmente en tamaños grandes o alta presión. Otro tipo es la válvula de mariposa de alto rendimiento, que puede tener un disco desplazado y un material de asiento especial que le permite funcionar a presiones y temperaturas más altas que el tipo estándar.
Comparación entre válvula de compuerta y válvula de mariposa: Principales diferencias
Principio estructural
La principal diferencia en sus estructuras es la forma en que se obstruye el flujo. Una válvula de compuerta es aquella que tiene una compuerta que se abre y se cierra en línea recta dentro o fuera de la trayectoria del flujo de fluido. Cuando está abierta, no presenta prácticamente ninguna restricción. Por otro lado, una válvula de mariposa utiliza un disco que está situado en la trayectoria de la corriente de flujo. Sin embargo, el disco sigue retenido dentro del orificio de la tubería incluso cuando está totalmente abierto, pero en posición paralela al flujo. Esta diferencia inherente en el diseño determina su aplicabilidad en diversas aplicaciones y determina su rendimiento. La válvula de compuerta tiene un diseño de paso recto que difiere del diseño más compacto y giratorio de la válvula de mariposa.
Dirección del flujo de fluido
Otra característica importante es la dirección del flujo del fluido. Las válvulas de compuerta son de tipo bidireccional, lo que significa que son capaces de cerrar el paso del fluido en ambos sentidos dependiendo de la dirección del flujo del fluido hacia la compuerta. Esto es una gran ventaja en aplicaciones en las que la dirección del flujo puede invertirse o en las que se desea el aislamiento en ambas direcciones. Las válvulas de mariposa, aunque generalmente son capaces de manejar el flujo en ambas direcciones, pueden tener una dirección de flujo preferida para un rendimiento de sellado óptimo, especialmente a alta presión. El diseño del disco y del asiento puede provocar a veces una ligera caída de presión cuando el caudal circula en sentido contrario.
Capacidad de control de caudal
Las válvulas de compuerta no son adecuadas para su uso en el control de caudal, ya que no tienen capacidad para regular el caudal. Cuando una válvula de compuerta está parcialmente abierta, provoca vibraciones, desgaste de la compuerta y los asientos debido a la alta velocidad del fluido que pasa por la abertura restringida, y la válvula también puede resultar dañada. Se utilizan para aplicaciones on/off, es decir, en posición totalmente abierta o totalmente cerrada. Las válvulas de mariposa, en cambio, son ideales para la estrangulación y el control del caudal, y proporcionan un mejor control. El grado de apertura del disco es directamente proporcional a la restricción del caudal y éste puede regularse con un grado de precisión relativamente alto. Sin embargo, mantener posiciones parcialmente abiertas durante mucho tiempo también provoca el desgaste del disco y el asiento.
Dimensiones estructurales y peso
Las válvulas de mariposa suelen ser más compactas y ligeras que las válvulas de compuerta del mismo tamaño nominal y clase. Esta diferencia en dimensiones estructurales y peso puede ser un factor importante en aplicaciones donde el espacio es limitado o donde las consideraciones de peso son cruciales, como en plataformas marinas o equipos portátiles. La menor distancia entre caras de las válvulas de mariposa también facilita su instalación y uso, además de reducir el espacio ocupado por el sistema de tuberías. Las válvulas de compuerta, debido al movimiento de la compuerta, suelen ser más largas y pesadas, sobre todo en grandes sistemas de tuberías diseñados para tuberías de gran diámetro.
Rendimiento de sellado
Tanto las válvulas de compuerta como las de mariposa pueden proporcionar un cierre hermético cuando se seleccionan y mantienen adecuadamente, pero la forma en que lo hacen es diferente. Las válvulas de compuerta están diseñadas para que la compuerta esté en estrecho contacto con los asientos de la válvula, lo que suele hacerse por la presión del fluido, que hace que la válvula cierre herméticamente. Las válvulas de mariposa sellan por el ajuste de interferencia entre el borde del disco y el asiento de la válvula, que puede ser de diversos materiales elásticos. Aunque ambas pueden ofrecer una buena estanqueidad, la estanqueidad de una válvula de mariposa puede ser más vulnerable a los daños producidos por los residuos del flujo debido a que el asiento está expuesto. Las válvulas de mariposa de alto rendimiento y con estructuras de asiento especiales pueden ser tan buenas o incluso mejores que otros tipos de válvulas en determinadas aplicaciones.
Coste
En la mayoría de los casos, las válvulas de mariposa son más baratas que las de compuerta, sobre todo en tamaños grandes. Esto se debe a que son relativamente más fáciles de diseñar, tienen menos piezas y son más ligeras, lo que abarata su fabricación. La diferencia de coste es aún mayor en tuberías de gran diámetro, por lo que se prefieren las válvulas de mariposa cuando sus características de rendimiento son adecuadas para la aplicación. Pero si los tamaños son extremadamente pequeños o la presión es muy alta, la diferencia de coste puede no ser muy significativa y la decisión se basará en otros factores, como la estanqueidad y el control del caudal.
Ventajas y desventajas de las válvulas de compuerta y las válvulas de mariposa
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Ventajas de las válvulas de compuerta
Las válvulas de compuerta son muy adecuadas para aplicaciones que requieren un mínimo de fugas gracias a su buena capacidad de sellado. Son ideales para su uso en aplicaciones de alta presión y alta temperatura, características de los sistemas industriales y de tuberías. Cuando están totalmente abiertas, proporcionan un paso recto, por lo que tienen una baja caída de presión. Están construidos para durar mucho tiempo y, por tanto, son adecuados para su uso en condiciones rigurosas.
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Desventajas de las válvulas de compuerta
Otra desventaja de las válvulas de compuerta es que su funcionamiento es lento, ya que necesitan varias vueltas para abrirse o cerrarse por completo. Además, son grandes y macizas, lo que dificulta su instalación y mantenimiento. Además, no son adecuadas para aplicaciones de estrangulamiento, ya que la apertura parcial de la válvula puede provocar turbulencias y vibraciones que pueden dañarla. Las superficies de sellado no son permanentes y pueden desgastarse con el tiempo, por lo que pueden necesitar sustitución o mantenimiento.
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Ventajas de las válvulas de mariposa
Las válvulas de mariposa son pequeñas y ligeras, por lo que resultan más fáciles de instalar y maniobrar que las válvulas de compuerta. Son rápidas de accionar, ya que pueden abrirse y cerrarse rápidamente, lo que resulta esencial en aplicaciones en las que es necesario regular el caudal. A diferencia de las válvulas de compuerta, ofrecen una buena capacidad de estrangulación, lo que las hace adecuadas para regular el caudal. Además, son más fáciles de construir y requieren menos material para su fabricación, lo que las hace más baratas para muchos sistemas.
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Desventajas de las válvulas de mariposa
Sin embargo, las válvulas de mariposa pueden no ser tan herméticas como las de compuerta, sobre todo cuando se utilizan en sistemas de alta presión. Esto se debe a que el disco en el paso del caudal provoca una caída de presión mayor que la de las válvulas de compuerta. Tampoco son muy adecuadas para condiciones de alta presión y alta temperatura. Además, a algunos caudales, las válvulas de mariposa pueden desarrollar problemas de cavitación y vibración que pueden comprometer su eficacia y durabilidad.
Cómo elegir entre válvula de compuerta y válvula de mariposa
| Factor | Válvula de compuerta | Válvula de mariposa |
| Aplicación | Aislamiento de encendido/apagado, se necesita una caída de presión mínima | Aceleración, espacio limitado |
| Coste | Generalmente más alto, especialmente en los tamaños más grandes | Generalmente inferior, especialmente en los tamaños más grandes |
| Requisitos de flujo | Flujo total y sin obstrucciones cuando está abierto | Cierta obstrucción incluso cuando está completamente abierto |
| Limitaciones de espacio | Requiere más espacio para su instalación | Diseño compacto, requiere menos espacio |
| Mantenimiento | Puede ser más complejo debido a la multiplicidad de piezas | Mantenimiento generalmente más sencillo debido al menor número de piezas |
| La mejor elección | Para el aislamiento donde la pérdida de presión mínima es clave | Para aplicaciones de estrangulamiento y ahorro de espacio |
Futuras tendencias de uso de las válvulas de compuerta y de mariposa
El futuro tanto de las válvulas de compuerta como de las de mariposa está estrechamente ligado al uso de la automatización en las industrias. Ambos tipos de válvulas se adaptan fácilmente al uso de actuadores neumáticos y eléctricos para el control remoto y la compatibilidad con sistemas de control complejos. Esto se debe a la creciente necesidad de mayor productividad, seguridad y precisión en las operaciones industriales. Los actuadores neumáticos son relativamente más baratos y resultan ideales para la mayoría de las aplicaciones, mientras que los eléctricos son precisos y adecuados para zonas en las que no se dispone fácilmente de aire comprimido. En el futuro, estas válvulas actuadas se complementarán con tecnologías y sensores inteligentes para proporcionar un mantenimiento predictivo y un mejor control del flujo.
Vincer: Las válvulas de actuador que mejor se adaptan a sus necesidades
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Correo electrónico: sales@vincervalve.com
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Teléfono: +86 13724477011 / +86 13724477011
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Dirección: No.203, Building 1, No.110, Dayuan Road, Zhangcun, Dongcheng, Dongguan, GuangDong, China
Conclusión
En conclusión, es importante tomar la decisión correcta entre válvulas de compuerta y de mariposa para mejorar el rendimiento de los sistemas industriales de control de fluidos y evitar problemas. Está claro que, con el desarrollo de la tecnología, el accionamiento eléctrico y neumático tanto de las válvulas de compuerta como de las de mariposa es cada vez más popular. La adopción de estas soluciones automatizadas será crucial para las industrias que busquen obtener un mejor control, aumentar la seguridad y seguir siendo competitivas en el futuro de la gestión de fluidos.
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