¿Son adecuadas las válvulas de mariposa para la regulación del flujo?

Sí, las válvulas de mariposa pueden ser eficaces para la regulación de caudal, especialmente en tuberías de diámetro mediano y grande, donde son importantes el diseño compacto, el peso relativamente bajo y la automatización económica. Se utilizan ampliamente para regular el agua, el agua de enfriamiento, el aire, el gas y los fluidos de proceso compatibles. Sin embargo, la calidad del control depende en gran medida del diseño de la válvula, su tamaño, la posición del disco, la caída de presión, la capacidad del actuador y las condiciones del proceso.

Una válvula de mariposa no debe considerarse automáticamente como una válvula de control simplemente porque su disco pueda detenerse en una posición parcialmente abierta. Algunas válvulas de mariposa están diseñadas principalmente para el aislamiento, mientras que otras están diseñadas específicamente para el servicio de modulación. Una válvula seleccionada únicamente según el diámetro de la tubería puede resultar sobredimensionada para los requisitos reales de flujo y puede pasar la mayor parte de su tiempo de funcionamiento cerca de la posición cerrada. Esto puede provocar un control inestable, velocidad excesiva, ruido y un rápido desgaste del asiento.

La respuesta práctica es que las válvulas de mariposa son adecuadas para la regulación del caudal cuando tienen el tamaño adecuado y cuando la válvula seleccionada es apta para tareas de control. Las válvulas concéntricas con asiento elástico pueden funcionar bien en aplicaciones moderadas de agua y servicios públicos, mientras que las válvulas de mariposa de alto rendimiento con doble desplazamiento son, en general, más adecuadas para condiciones de presión y temperatura más exigentes. Una reducción drástica de la presión, un control preciso de caudales bajos o un servicio con cavitación pueden requerir un diseño de válvula diferente.

¿Cómo funciona el control de flujo de una válvula de mariposa?

Una válvula de mariposa regula el flujo mediante la rotación de un disco circular dentro del cuerpo de la válvula. El disco está unido a un eje que pasa por el centro del disco o a lo largo de este. Cuando el disco se encuentra en una posición aproximadamente paralela a la tubería, la válvula está abierta y el fluido puede pasar por ambos lados del disco. A medida que el eje gira, el disco se desplaza cada vez más a través de la vía de flujo y reduce el área disponible.

Al reducirse la abertura, aumenta la resistencia a través de la válvula. Esto genera una caída de presión entre los lados aguas arriba y aguas abajo y reduce la cantidad de fluido que puede pasar por la tubería. Un operador puede cambiar la posición del disco manualmente mediante una palanca o una caja de cambios, mientras que un sistema de control automático utiliza un actuador neumático, eléctrico o hidráulico.

En un sistema de modulación, un sensor mide una variable del proceso, como el caudal, la presión, la temperatura o el nivel en un tanque. Un controlador compara el valor medido con el punto de referencia requerido y envía una señal al actuador de la válvula. El actuador gira el disco de la válvula de mariposa hasta que el proceso se aproxima a la condición deseada.

Aunque el principio parece sencillo, la relación entre el ángulo del disco y el caudal no es lineal. Mover el disco cinco grados cerca de la posición cerrada puede provocar un cambio en el caudal mucho mayor que moverlo cinco grados cerca de la posición abierta. Esta es una de las razones por las que el dimensionamiento de la válvula de mariposa y el posicionamiento del actuador son importantes para un control estable.

¿Por qué se utilizan las válvulas de mariposa para controlar el flujo?

Las válvulas de mariposa suelen elegirse para el control del flujo porque combinan una alta capacidad de flujo con dimensiones compactas. Una válvula de paso del mismo diámetro nominal de tubería suele ser más pesada y requiere más espacio de instalación. En tuberías de mayor tamaño, esta diferencia puede afectar significativamente el costo de la válvula, el tamaño del actuador, los requisitos de soporte y el acceso para el mantenimiento.

El funcionamiento de un cuarto de vuelta es otra ventaja. El disco se desplaza aproximadamente 90 grados entre las posiciones de totalmente abierta y totalmente cerrada. Esto permite que la válvula utilice un actuador rotativo compacto en lugar de un actuador lineal largo. Los actuadores rotativos neumáticos y eléctricos pueden montarse directamente en el eje de la válvula o mediante un soporte de montaje estandarizado.

Las válvulas de mariposa también ofrecen una capacidad de flujo relativamente alta para su tamaño. Cuando están completamente abiertas, el disco permanece dentro de la trayectoria del flujo, pero el paso interno sigue siendo menos restrictivo que el paso tortuoso que se encuentra en muchos diseños de válvulas de globo. Esto hace que las válvulas de mariposa sean una opción atractiva en sistemas donde tanto el control del flujo como una pérdida de presión moderada son importantes.

Su ventaja económica se hace más evidente a medida que aumenta el tamaño de la tubería. En plantas de tratamiento de agua, centrales eléctricas, sistemas de climatización y redes de enfriamiento industrial, las válvulas de control tipo mariposa de gran tamaño pueden ofrecer menores costos de compra, instalación y accionamiento que las válvulas de control lineales comparables.

¿Todas las válvulas de mariposa son adecuadas para la regulación del flujo?

No todas las válvulas de mariposa ofrecen el mismo rendimiento de regulación. El diseño del cuerpo de la válvula, el desplazamiento del eje, el diseño del asiento, el perfil del disco y la disposición de los cojinetes influyen en la fricción, el par, las fugas y la estabilidad del control.

Una válvula de mariposa estándar de tipo “on-off” puede permanecer físicamente en una posición intermedia, pero esto no significa necesariamente que proporcione un control preciso o duradero. Si la válvula presenta una alta fricción en el asiento, un actuador de tamaño insuficiente o un perfil de disco inadecuado, su movimiento puede ser irregular. El disco puede permanecer inmóvil mientras aumenta la presión del actuador y luego moverse repentinamente una vez que se supera la fricción. Este comportamiento puede hacer que el flujo del proceso oscile alrededor del punto de consigna.

Una válvula de control de mariposa diseñada específicamente para este fin suele incluir coeficientes de flujo detallados para diversas posiciones del disco. El fabricante también puede proporcionar datos de par dinámico, rangos de control recomendados, límites de caída de presión e información sobre el dimensionamiento del actuador. Estos detalles son esenciales cuando la válvula va a funcionar de manera continua, en lugar de solo abrirse y cerrarse ocasionalmente.

¿Qué tipo de válvula de mariposa es la más adecuada para la regulación del caudal?

Válvulas de mariposa concéntricas

En una válvula de mariposa concéntrica, la línea central del eje pasa por el centro del disco y del asiento. El revestimiento elástico suele formar tanto el sello del cuerpo como el del disco. Esta construcción es sencilla, compacta y económica, por lo que las válvulas de mariposa concéntricas se utilizan ampliamente en sistemas de agua, aire, climatización y servicios públicos de baja presión.

Las válvulas concéntricas pueden ofrecer un control de flujo útil en condiciones de servicio moderadas, especialmente cuando el fluido está limpio y la diferencia de presión no es excesiva. Sin embargo, el disco permanece en contacto con el asiento elástico durante gran parte de su movimiento. Este contacto genera fricción y puede aumentar el desgaste cuando la válvula se abre y cierra con frecuencia.

El asiento de elastómero también limita la temperatura admisible y la exposición a sustancias químicas. El EPDM puede ser adecuado para muchas aplicaciones con agua, mientras que el NBR puede seleccionarse para servicios compatibles con aceites. El material del asiento debe evaluarse en función del fluido, la concentración, la temperatura y el procedimiento de limpieza.

Válvulas de mariposa de doble desplazamiento

Una válvula de mariposa de doble desplazamiento aleja el eje tanto de la línea central de la tubería como del plano de sellado del asiento. Esta geometría hace que el disco se aleje del asiento poco después de abrirse, lo que reduce el roce continuo entre las superficies de sellado.

Este diseño se conoce comúnmente como una válvula de mariposa de alto rendimiento. La reducción de la fricción en el asiento puede prolongar la vida útil y hacer que la válvula sea más adecuada para un uso frecuente. Las válvulas de doble desplazamiento están disponibles con asientos de polímero reforzado, configuraciones resistentes al fuego y diseños seleccionados con asientos metálicos.

Las válvulas de mariposa de alto rendimiento se utilizan con frecuencia para regular el flujo de vapor, hidrocarburos, agua de enfriamiento y fluidos de procesos industriales. Pueden soportar condiciones de presión y temperatura más elevadas que muchas válvulas básicas con asiento elástico, aunque los límites exactos dependen del fabricante y del diseño del asiento.

Válvulas de mariposa de triple desplazamiento

Una válvula de mariposa de triple desplazamiento incorpora un tercer desplazamiento geométrico para crear una relación de sellado cónica entre el disco y el asiento. Las superficies de sellado generalmente entran en contacto solo cerca de la posición final de cierre, lo que reduce el roce durante el recorrido.

Las válvulas de triple desplazamiento suelen elegirse para aplicaciones de aislamiento a altas temperaturas y altas presiones en las que se requiere un asiento metálico. También pueden utilizarse para algunas funciones de modulación, pero su idoneidad debe confirmarse cuidadosamente. Una válvula optimizada para un aislamiento hermético con asiento metálico podría no ofrecer las mismas características de control que una válvula diseñada específicamente para la regulación continua del flujo.

Al considerar el uso de una válvula de mariposa de triple desplazamiento para fines de control, los ingenieros deben analizar los datos de flujo en las posiciones intermedias del disco, la velocidad permitida, el par dinámico y la vida útil prevista del asiento.

Válvulas de control de mariposa caracterizadas

Algunos fabricantes ofrecen válvulas de mariposa con discos de forma o características especiales. El perfil del disco está diseñado para lograr una relación más favorable entre el recorrido de la válvula y la capacidad de flujo. Esto puede mejorar la capacidad de control y ampliar el rango útil de movimiento del disco.

Las válvulas caracterizadas suelen suministrarse como conjuntos de control completos que incluyen un actuador, un posicionador y un sistema de retroalimentación de posición. Por lo general, son una mejor opción que las válvulas de aislamiento estándar cuando la aplicación requiere un control continuo del proceso.

¿Cuál es el mejor rango inicial para la limitación de velocidad?

El mejor rango de funcionamiento depende de la válvula de mariposa específica. No existe un rango único de ángulo del disco que sea adecuado para todos los fabricantes, tamaños y diseños.

Cerca de la posición cerrada, la abertura alrededor del disco es pequeña. Incluso un movimiento mínimo del disco puede provocar un cambio porcentual significativo en el área de flujo disponible. Además, el fluido se ve obligado a pasar por un paso estrecho, lo que puede generar alta velocidad, vibración y erosión. Esta zona puede ser difícil de controlar, especialmente si la válvula está sobredimensionada.

Cerca de la posición totalmente abierta, un movimiento adicional del disco puede producir solo un pequeño aumento en el flujo, ya que la válvula ya está proporcionando la mayor parte de su capacidad disponible. El sistema puede volverse menos sensible al movimiento del actuador, y la válvula tendrá poca capacidad restante para hacer frente a un aumento en la demanda.

Por estas razones, el control normal debería ocurrir, por lo general, en la parte media del recorrido. Sin embargo, los límites aceptables deben determinarse a partir de los datos de Cv o Kv del fabricante y de los cálculos reales del proceso. Una válvula correctamente dimensionada debe cumplir con los requisitos de flujo mínimo, normal y máximo sin operar continuamente en ninguno de los límites del recorrido.

Características de flujo de la válvula de mariposa

La característica de flujo de una válvula describe la relación entre la posición de la válvula y la capacidad de flujo. Las válvulas de mariposa suelen tener una característica inherente no lineal, ya que el área de paso y las fuerzas del fluido varían a medida que gira el disco.

La característica inherente se mide con una caída de presión constante a través de la válvula. El desempeño real en una tubería se describe mediante la característica de flujo instalada. La característica instalada puede variar significativamente, ya que las pérdidas de presión en las tuberías, los accesorios, los intercambiadores de calor y otros equipos cambian a medida que varía el flujo.

En un sistema en el que la mayor parte de la pérdida de presión se produce a través de la válvula, el movimiento del disco tiene un fuerte efecto sobre el flujo. En un sistema en el que la mayor parte de la presión se pierde a través del resto de la tubería, el movimiento de la válvula puede producir una respuesta menor. Esta interacción se denomina «autoridad de la válvula» y debe tenerse en cuenta cuando es importante lograr un control estable.

Una válvula de mariposa de gran tamaño suele tener poca capacidad de regulación. Debido a que proporciona mucha más capacidad de la que necesita el sistema, opera cerca de la posición cerrada. Por lo tanto, los movimientos pequeños provocan grandes cambios en el flujo, lo que dificulta el ajuste del sistema.

Por qué el sobredimensionamiento provoca un mal control del flujo

Uno de los problemas más comunes en el control de las válvulas de mariposa es elegir una válvula con el mismo tamaño nominal que la tubería sin calcular la capacidad requerida. No siempre es necesario que el tamaño de la válvula coincida con el de la tubería.

Por ejemplo, es posible que una tubería grande se haya dimensionado para una baja velocidad del fluido o para una expansión futura, mientras que el flujo de control real es mucho menor. Una válvula de mariposa de tamaño completo puede proporcionar el flujo normal requerido con solo un ángulo de apertura pequeño. Esto deja muy poco movimiento útil para el actuador.

Una válvula de tamaño excesivo puede generar un flujo inestable, ruido excesivo y una erosión rápida del asiento. También puede provocar que el circuito de control oscile, abriéndose y cerrándose repetidamente en torno a la posición objetivo. Reducir el tamaño de la válvula o utilizar una válvula de control caracterizada puede mejorar el rango de operación.

Cualquier reducción en el tamaño de la válvula debe verificarse en cuanto al caudal máximo, la velocidad admisible, los reductores de tubería, la pérdida de presión y los requisitos de instalación mecánica.

Caída de presión y velocidad del fluido

La regulación funciona mediante la creación de una pérdida de presión. A medida que el disco de mariposa restringe el flujo, la presión aguas arriba se convierte en velocidad, turbulencia y calor. Una caída de presión moderada puede ser aceptable y necesaria para el control, pero una reducción excesiva de la presión puede generar condiciones perjudiciales.

La velocidad local alrededor del disco puede ser significativamente mayor que la velocidad promedio en la tubería. La velocidad más alta suele darse cerca de los bordes del disco, donde el fluido pasa a través de la abertura restringida. Una velocidad elevada puede erosionar los asientos blandos, dañar las tuberías aguas abajo y generar ruido.

Se debe revisar la velocidad de salida de la válvula junto con la velocidad en la tubería. En algunos sistemas, un reductor, un codo o un instrumento situado aguas abajo puede estar expuesto a un perfil de flujo irregular y de alta energía. El uso de un tramo recto de tubería adecuado y una distancia suficiente respecto a los equipos sensibles puede mejorar el rendimiento.

La velocidad permitida depende del tipo de fluido, el material del cuerpo, el material del asiento, la frecuencia de operación y las consecuencias de la erosión. El agua limpia, las suspensiones abrasivas, el vapor y los productos químicos corrosivos no deben evaluarse con los mismos límites.

Cavitación durante la regulación de una válvula de mariposa

La cavitación es un problema importante cuando las válvulas de mariposa regulan el flujo de líquidos. A medida que el líquido acelera al pasar por la abertura restringida, su presión estática local disminuye. Si esta presión cae por debajo de la presión de vapor del líquido, se forman burbujas de vapor.

A medida que el fluido avanza hacia aguas abajo y la presión se restablece, las burbujas pueden colapsar. El colapso produce impactos de presión pequeños pero potentes. El colapso repetido de las burbujas puede dañar el disco, el cuerpo, el asiento y las tuberías cercanas.

La cavitación puede sonar como si hubiera grava moviéndose por la tubería. Otros síntomas incluyen vibración, flujo inestable, reducción de la capacidad de las válvulas y picaduras en las superficies metálicas internas. Una cavitación severa puede destruir rápidamente un asiento resistente.

El riesgo de cavitación depende de la presión aguas arriba, la presión aguas abajo, la temperatura, la presión de vapor y el comportamiento de recuperación de presión de la válvula. Las válvulas de mariposa, por lo general, recuperan la presión con mayor eficacia que algunas válvulas de globo, lo que significa que la presión interna más baja puede ser significativamente inferior a la presión medida aguas abajo.

Los ingenieros pueden reducir el riesgo de cavitación modificando el tamaño de la válvula, limitando la caída de presión, distribuyendo la reducción de presión entre distintas etapas o seleccionando una válvula con características especiales contra la cavitación. En casos de cavitación severa, a menudo se requiere una válvula de control diseñada específicamente para ello, en lugar de una válvula de mariposa estándar.

Flujo intermitente y flujo obstruido

El fenómeno de flashing ocurre cuando la presión del líquido cae por debajo de la presión de vapor y se mantiene por debajo de esta en la parte aguas abajo. A diferencia de la cavitación, las burbujas de vapor no colapsan de inmediato. El flujo aguas abajo se convierte en una mezcla de líquido y vapor.

El efecto de chorro puede provocar una erosión continua y a alta velocidad. La selección del material cobra especial importancia, ya que el daño puede producirse aguas abajo de la válvula y no solo en el disco y el asiento.

El flujo estrangulado se produce cuando una reducción adicional de la presión aguas abajo ya no genera un aumento proporcional en el caudal. Puede ocurrir en aplicaciones con líquidos y gases a través de diferentes mecanismos. Los sistemas de gas y vapor también pueden generar un alto nivel de ruido aerodinámico cuando la reducción de presión es significativa.

Estas condiciones requieren cálculos de ingeniería. Un actuador más grande o una apertura más amplia de la válvula no resolverán necesariamente el problema, ya que la limitación se debe al comportamiento del fluido.

Par del actuador y estabilidad del control

El cálculo del tamaño del actuador de una válvula de mariposa es más complejo que calcular la fuerza necesaria para mover el disco en condiciones estáticas. El actuador debe superar la fricción del asiento, la fricción de los cojinetes, la fricción de los sellos y el par hidrodinámico.

El par dinámico se genera por la distribución de la presión y la velocidad a lo largo del disco. Su magnitud varía según el ángulo del disco y la dirección del flujo. En algunas posiciones, el fluido puede ayudar a abrir la válvula; en otras, puede empujar el disco hacia el cierre.

Si el actuador es demasiado pequeño, es posible que no pueda mantener la posición indicada. El disco podría desviarse, moverse lentamente o volverse inestable cuando cambie la diferencia de presión. Por lo tanto, un actuador seleccionado únicamente en función del par de cierre de la válvula podría resultar inadecuado para aplicaciones de regulación de flujo.

El actuador debe dimensionarse en función del par máximo previsto en todo el rango de operación. También se deben tomar en cuenta la temperatura, la dilatación del asiento, los depósitos, las variaciones en la presión de alimentación y los largos períodos sin movimiento.

Por qué es importante un posicionador

Un posicionador de válvula compara la señal de control con la posición real de la válvula. Si el disco no alcanza el ángulo solicitado, el posicionador modifica la señal de salida del actuador hasta que se corrige el error.

Los posicionadores mejoran la precisión al compensar la fricción, las variaciones de presión y los cambios en el par del fluido. Los posicionadores digitales también pueden proporcionar información de diagnóstico, como la desviación de la carrera, el recuento de ciclos, la tendencia de la fricción y la presión de alimentación del actuador.

Para un control automático continuo del flujo, por lo general es preferible utilizar un posicionador en lugar de controlar un actuador con una simple señal de apertura y cierre.

Material del asiento y rendimiento de la regulación de flujo

El asiento de la válvula de mariposa crea el sellado entre el disco y el cuerpo. Durante la regulación del flujo, el asiento puede estar expuesto a un flujo concentrado de alta velocidad, a cambios de temperatura y a la corrosión química.

El EPDM se utiliza ampliamente en aplicaciones relacionadas con el agua y muchos servicios públicos, pero no es adecuado para todos los servicios que involucran aceites o hidrocarburos. El NBR presenta características químicas y térmicas diferentes. Los asientos de PTFE y de fluoropolímero reforzado pueden ofrecer una mayor resistencia química, pero tienen sus propios límites de presión, deformación y temperatura.

Las válvulas con asiento metálico pueden soportar temperaturas más altas y ofrecer una mayor resistencia a la erosión en ciertas aplicaciones. Sin embargo, las válvulas con asiento metálico pueden requerir un mayor par de operación y tener una tasa de fuga permisible diferente a la de las válvulas con asiento elástico.

La selección de la sede debe basarse en la compatibilidad con los fluidos, la temperatura, la presión, la frecuencia del ciclo y los requisitos de cierre. No se debe utilizar la temperatura máxima publicada para un material sin tomar en cuenta la presión y la duración de la exposición.

Válvulas de mariposa vs. válvulas de globo para la regulación del flujo

Las válvulas de bola se asocian tradicionalmente con la regulación del flujo, ya que el obturador se desplaza linealmente hacia el asiento o alejándose de él. Los diferentes diseños de obturador y jaula pueden ofrecer características de flujo predecibles y manejar reducciones de presión extremas.

Las válvulas de mariposa ofrecen diversas ventajas. Su cuerpo es compacto, su capacidad de flujo es elevada y sus actuadores rotativos requieren menos espacio. Estas ventajas son particularmente valiosas en tuberías de gran tamaño, donde una válvula de globo puede llegar a ser extremadamente pesada y costosa.

Una válvula de bola puede ofrecer un mejor control de caudales bajos y puede ser más fácil de equipar con un conjunto interno multietapa anticavitación o de reducción de ruido. Una válvula de mariposa puede ser una solución más económica para el control moderado de agua, aire y gas a baja presión.

Ninguno de los dos tipos de válvulas es mejor en todos los casos. La elección correcta depende del rango de caudal, la caída de presión, la precisión de control, el tamaño de la tubería, las características del fluido, los requisitos de cierre y el costo del ciclo de vida.

Aplicaciones comunes de las válvulas de mariposa de regulación

Tratamiento y distribución de agua

Las plantas de tratamiento de agua utilizan válvulas de mariposa para regular el flujo de agua sin tratar, el de agua tratada, el de los filtros, el de retrolavado y la descarga de las bombas. Su tamaño compacto las hace ideales para tuberías de gran diámetro y galerías de válvulas con poco espacio.

El agua limpia suele ser un medio adecuado para las válvulas de mariposa con asiento resistente. Las aguas residuales, los lodos y los sólidos en suspensión requieren una atención especial en cuanto al espacio libre del disco, el material del revestimiento y la erosión.

Sistemas de agua de enfriamiento

Las plantas industriales y las centrales eléctricas utilizan válvulas de mariposa en las redes de agua de circulación y de refrigeración. Estos sistemas suelen contar con tuberías de gran diámetro y presión moderada, lo que hace que las válvulas de mariposa sean una opción económicamente atractiva.

La válvula de control puede regular el flujo en el intercambiador de calor, la distribución en la torre de enfriamiento o el caudal de descarga de la bomba. Se debe verificar si hay cavitación cuando la válvula provoca una reducción significativa de la presión.

Aplicaciones de climatización

Las válvulas de mariposa se utilizan con frecuencia en sistemas de agua fría, agua de condensación y agua caliente. Las válvulas accionadas pueden responder a las señales de control del edificio y regular la transferencia de calor a través de serpentines e intercambiadores de calor.

Es fundamental que la capacidad de la válvula sea la adecuada, especialmente en los sistemas de climatización. Una válvula sobredimensionada puede provocar inestabilidad en la temperatura y movimientos frecuentes del actuador.

Sistemas de aire y gas

Las válvulas de mariposa pueden regular el aire de combustión, el aire de ventilación y los gases compatibles de baja presión. Cuando la reducción de presión es significativa, se deben tomar en cuenta la compresibilidad del gas, el flujo estrangulado y el ruido aerodinámico.

Procesamiento químico

Las válvulas de mariposa revestidas se utilizan para productos químicos corrosivos cuando el disco, el revestimiento, el eje y los sellos son compatibles con el fluido de proceso. La concentración y la temperatura de los productos químicos pueden afectar significativamente el desempeño de los materiales.

Los servicios con sustancias tóxicas o peligrosas también pueden requerir medidas de control de emisiones fugitivas, una construcción a prueba de incendios o un sellado especial de los pozos.

Servicio de Steam

Ciertas válvulas de mariposa de alto rendimiento y con asiento metálico pueden regular el vapor. La válvula debe estar diseñada para soportar la presión y la temperatura reales del vapor, incluidas las condiciones de arranque y de funcionamiento anómalo.

La regulación del vapor puede generar alta velocidad, ruido y erosión. La gestión del condensado y la prevención de los golpes de ariete también son importantes.

¿Cuándo no es recomendable usar una válvula de mariposa para regular el flujo?

Es posible que una válvula de mariposa no sea adecuada cuando el flujo normal requiere una apertura del disco extremadamente pequeña. Esto suele indicar que la válvula es demasiado grande o que el rango de control requerido excede la capacidad útil de la válvula.

También puede ser una mala opción cuando la aplicación requiere un control de flujo bajo extremadamente preciso. Con aberturas pequeñas, la relación entre el movimiento del disco y el flujo puede ser demasiado sensible como para permitir una regulación estable.

La cavitación severa, el efecto de destello y la reducción elevada de la presión del gas pueden requerir un conjunto de control especializado, que suele estar disponible con mayor frecuencia en válvulas de control de tipo globo o de flujo axial. Los medios altamente abrasivos pueden dañar tanto el borde del disco como el asiento, especialmente cuando la válvula opera parcialmente abierta durante largos períodos.

Las válvulas de mariposa suelen ser inadecuadas cuando se requiere la limpieza con rastrillos de las tuberías, ya que el disco y el eje permanecen en el paso del flujo. También pueden ser inadecuadas para fluidos que contengan partículas sólidas de gran tamaño que puedan quedar atrapadas entre el disco y el asiento.

Cómo seleccionar válvulas de mariposa para la regulación del flujo

El proceso de selección debe comenzar con una ficha técnica completa del proceso. El proveedor necesita más información que solo el tamaño de la tubería y la presión nominal.

Se deben proporcionar las condiciones de flujo mínimo, normal y máximo, junto con la presión aguas arriba, la presión aguas abajo y la temperatura. Los cálculos con líquidos requieren la densidad, la presión de vapor y la presión crítica. Los cálculos con gases y vapor requieren información sobre el peso molecular, la compresibilidad y la capacidad térmica.

A continuación, se debe comparar el valor calculado de Cv o Kv con la capacidad de la válvula en diferentes ángulos del disco. El objetivo es mantener el funcionamiento normal dentro de un tramo estable del recorrido, sin dejar de cumplir con los requisitos de flujo mínimo y máximo.

Los ingenieros también deben verificar la cavitación, la vaporización, el flujo estrangulado, el ruido y la velocidad en la salida. El cuerpo, el disco, el eje, el asiento y los sellos deben ser compatibles con el medio. Por último, se debe utilizar el par de operación máximo para seleccionar el actuador y el posicionador.

Consideraciones sobre la instalación

Una instalación adecuada ayuda a que una válvula de mariposa brinde un control estable. Los codos, las T, las bombas y los reductores ubicados inmediatamente aguas arriba pueden generar remolinos y una velocidad desigual a lo largo del disco. Estas condiciones pueden alterar el par de operación y producir vibraciones.

Siempre que sea posible, instale tuberías rectas adecuadas tanto aguas arriba como aguas abajo. La longitud requerida depende de la perturbación, el diseño de la válvula y la precisión del proceso. Se deben seguir las recomendaciones del fabricante y del proyecto.

Antes de la instalación, se debe verificar el espacio libre del disco. El disco puede sobresalir del cuerpo de la válvula al abrirse y entrar en contacto con tuberías de pared gruesa, revestimientos o configuraciones de bridas inadecuadas.

Las tuberías deben estar correctamente alineadas y contar con soportes independientes. No se deben utilizar los pernos de las bridas para forzar la colocación de tuberías desalineadas, ya que la deformación del cuerpo puede afectar la alineación del disco y el asiento.

Después de la instalación, se deben comprobar la carrera del actuador, la calibración del posicionador y la acción en caso de falla. La válvula debe moverse sin problemas a lo largo de todo su rango de control previsto.

Problemas comunes relacionados con la limitación de ancho de banda

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