Válvula de mariposa manual

¿Qué es una válvula de mariposa manual?

Se trata de una válvula de mariposa que se acciona mediante un volante o una palanca manual. Se necesita un operador de válvula para poner en marcha y detener la válvula. Esta válvula funciona girando la manivela, que a su vez hace girar el disco para poder abrir o cerrar el flujo de fluido según sea necesario. Las operaciones de apertura y cierre sólo necesitan un cuarto de vuelta de la manivela, una característica que hace que estas válvulas funcionen rápidamente. Estas válvulas son más baratas que las automáticas. Los fabricantes de válvulas de mariposa manuales producen esta válvula utilizando diferentes materiales. Estos materiales determinan dónde se puede utilizar la válvula en términos de temperatura y tipo de fluido, es decir, corrosivo o no corrosivo a fluidos viscosos. Las válvulas de mariposa manuales están diseñadas con longitudes cortas, lo que hace que ocupen poco espacio en relación con otras válvulas. Además, esto ayuda a reducir el peso y el coste de la válvula. Estas válvulas están diseñadas para permitir el flujo bidireccional de fluidos, aunque hay algunas destinadas al flujo unidireccional de fluidos.

Figura: Válvulas de mariposa manuales.

Componentes de una válvula de mariposa manual

Volante/palanca de mano

Es la parte de una válvula de mariposa manual en la que el operador aplica la fuerza para iniciar o detener el flujo de fluido. Algunas de las válvulas están diseñadas para funcionar mediante un volante, mientras que otras utilizan una palanca manual.

Cuerpo

El cuerpo es el componente principal que alberga las piezas internas. Los fabricantes de válvulas de mariposa manuales diseñan el cuerpo utilizando materiales metálicos resistentes como el acero inoxidable, el acero al carbono, las aleaciones de níquel y el latón, entre otros materiales resistentes. Estos materiales hacen que el cuerpo sea lo suficientemente fuerte como para soportar el peso de otros componentes. La alta resistencia también ayuda a la válvula a soportar la presión del fluido, así como a proteger los componentes internos contra la caída de objetos.

Vástago

El vástago es la parte que conecta el volante/palanca manual con el disco. Este componente de la válvula de mariposa manual se utiliza para transmitir la fuerza del volante al disco. El vástago también está hecho de material metálico para ayudar a soportar el par necesario para abrir y cerrar la válvula.

Caja de cambios

Se trata de un componente que aloja los engranajes utilizados en algunas válvulas de mariposa manuales para cambiar la dirección del par de horizontal a vertical. Esto ocurre cuando el volante está orientado perpendicularmente al vástago. La caja de engranajes se monta en la parte superior del vástago de la válvula.

Disco

Es el componente que se encarga de abrir y cerrar el flujo de fluido a través de la válvula. El disco recibe la fuerza para funcionar del volante a través del vástago.

Asientos

Es un componente situado entre el disco y el cuerpo de la válvula. Los asientos sirven como superficies sobre las que se apoya el disco cuando la válvula está cerrada. Los fabricantes de válvulas de mariposa manuales diseñan estas válvulas con dos asientos. La función de los asientos es evitar la fuga de líquido cuando la válvula está cerrada.

Junta

Se trata de un componente colocado entre la válvula y la conexión de la tubería para evitar la fuga de fluidos. Los fabricantes de válvulas de mariposa manuales diseñan la junta con diversos materiales. El material utilizado para fabricar la junta determina dónde puede utilizarse esa válvula.

Figura: Componentes de la válvula de mariposa manual.

¿Cómo funciona una válvula de mariposa manual?

Una válvula de mariposa manual funciona cuando el operario aplica un par de torsión sobre el volante o la palanca manual. Esto ayuda a cerrar o abrir el flujo de fluido. Para abrir la válvula, el volante o la palanca manual se gira en sentido contrario a las agujas del reloj. Este par se transmite al disco de la válvula a través del vástago. El disco realiza entonces un ángulo de un cuarto de vuelta en el que se alinea en paralelo al flujo de fluido dejando la válvula abierta. El fluido sigue fluyendo a través de la válvula abierta. Para cerrar la válvula, el volante/palanca manual se gira en el sentido de las agujas del reloj durante otro cuarto de vuelta. Este par de torsión devuelve el disco a la posición de asiento. En esta posición, el disco se vuelve perpendicular a la dirección del flujo de fluido, donde bloquea cualquier intento de fluido de cruzar la válvula. Para estrangular el flujo de fluido, el operador gira el volante/la palanca de mano hasta un cierto ángulo de menos de 90^o grados, lo que obliga al disco a abrirse ligeramente permitiendo que una cierta cantidad de fluido cruce la válvula.

Figura: Funcionamiento de una válvula de mariposa manual.

Tipos de válvulas de mariposa manuales

Válvula de mariposa manual concéntrica

Esta válvula también se conoce como válvula de mariposa manual de compensación cero. Es el tipo más básico de válvula mariposa manual. Los fabricantes de válvulas de mariposa manuales diseñan esta válvula de manera que la línea central del vástago es colineal a la línea central del disco. El disco se coloca en el centro del diámetro de la tubería mientras que el asiento está en la periferia del cuerpo de la válvula. El disco y el asiento permanecen en contacto constante. Los fabricantes de válvulas de mariposa manuales diseñan estas válvulas con asientos blandos, es decir, asientos hechos de materiales plásticos o de goma. La flexibilidad del asiento hace que la válvula selle eficazmente el flujo de fluido cuando la válvula está parada. Debido a los asientos blandos, esta válvula es adecuada para su uso sólo en aplicaciones de baja presión y baja temperatura por debajo de 60^o C. El medio que fluye a través de esta válvula no entra en contacto con el cuerpo de la válvula porque el asiento está hecho como un manguito dentro del cuerpo de la válvula.

Figura: Válvula de mariposa manual concéntrica.

Válvula de mariposa manual excéntrica

Esta válvula también se conoce como válvula de mariposa manual de alto rendimiento. Esta válvula tiene el vástago que pasa a cierta distancia de la línea central del disco. A partir de este diseño, hay dos tipos de válvulas: las de doble desplazamiento y las de triple desplazamiento.

1. Válvula de mariposa manual de doble desplazamiento. Este tipo tiene el eje del vástago desplazado por detrás de la línea central del asiento y del cuerpo de la válvula, lo que constituye el primer desplazamiento. El segundo desplazamiento se produce al tener el vástago desplazado de la línea central vertical del cuerpo de la válvula. Cuando la válvula se pone en marcha, el asiento se levanta de la junta, lo que reduce la fricción durante los primeros y últimos 10^o grados del arranque y la parada de la válvula, respectivamente. Los fabricantes de válvulas de mariposa manuales utilizan este diseño para mejorar el funcionamiento suave y el cierre hermético. Este diseño también aumenta la vida útil de la válvula en relación con la válvula de mariposa manual concéntrica. Estas válvulas están diseñadas con asientos blandos que las hacen adecuadas para presiones moderadas y bajas temperaturas. Para que esta válvula se utilice a una temperatura más alta, el disco está recubierto con una capa de material metálico. Las válvulas de mariposa manuales de doble offset se utilizan en aplicaciones como HVAC, tratamiento de aguas residuales y protección contra incendios, entre otras.
2. Válvula de mariposa manual de triple desplazamiento. Este tipo de válvula excéntrica tiene tres compensaciones. Los dos primeros son los mismos que los de una válvula de doble desplazamiento, mientras que el tercero es un eje cónico de la junta del cuerpo. El tercer desplazamiento se logra mediante el uso de un perfil cónico en ángulo recto del asiento de la válvula y un perfil coincidente en el borde del disco. El uso de un tercer desplazamiento ayuda a reducir el contacto entre el disco y el asiento cuando la válvula se está cerrando o abriendo, lo que reduce la fricción. El contacto se produce cuando la válvula está completamente cerrada. Los fabricantes de válvulas de mariposa manuales diseñan esta válvula con asientos metálicos. Los asientos metálicos son más rígidos y resistentes que los de goma o plástico. Por ello, esta válvula puede funcionar a altas temperaturas y alta presión. El uso de asientos metálicos también ayuda a reducir el desgaste de las piezas internas. Las válvulas de mariposa manuales de triple offset tienen una larga vida útil en comparación con los tipos de válvulas dobles y concéntricas. Los fabricantes de válvulas de mariposa manuales diseñan esta válvula para trabajar en aplicaciones duras como productos químicos corrosivos, vapor sobrecalentado, gases de alta temperatura y líquidos, entre otras aplicaciones en las que no se pueden utilizar otras válvulas de mariposa manuales.

Válvula de mariposa manual para soldar a tope

 Se trata de una válvula de mariposa manual que se suelda a la tubería. Este tipo de válvula se utiliza cuando el sistema de tuberías transporta fluidos peligrosos como productos corrosivos e inflamables. Los fabricantes de válvulas de mariposa manuales diseñan esta válvula para su uso cuando no se espera un funcionamiento frecuente. Además, esta válvula es adecuada para su uso cuando no se esperan altos niveles de higiene, ya que la válvula no puede abrirse para su limpieza mientras está en el campo. En caso de que la válvula necesite algunas reparaciones, la soldadura tiene que ser eliminada primero. Estas válvulas garantizan la estanqueidad entre la válvula y la tubería, lo que asegura que no se produzcan lesiones en el operario de la válvula ni en el medio ambiente, lo que puede ocurrir en otras válvulas que utilizan pernos.

Aplicaciones de las válvulas de mariposa manuales

• Las válvulas de mariposa manuales se utilizan en las refinerías de petróleo.
• Se utilizan en calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC).
• Se utilizan en las centrales eléctricas de vapor para controlar el flujo de agua y vapor que entra y sale de las calderas.
• Las válvulas de mariposa manuales se utilizan en las industrias mineras.
• Se utilizan en la fabricación de diversos tipos de productos químicos.
• Estas válvulas se utilizan en la depuración de aguas municipales y en el tratamiento de aguas residuales.
• Las válvulas de mariposa manuales se utilizan en el procesamiento de alimentos por su facilidad de limpieza para mejorar la higiene.       
• Estas válvulas se utilizan en el procesamiento de petróleo y gas y en las tuberías de alta mar.
• Las válvulas de mariposa manuales se utilizan en la fabricación de papel y pasta de papel.
• Estas válvulas se utilizan en la protección contra incendios.

Ventajas de las válvulas de mariposa manuales

• Las válvulas de mariposa manuales son más baratas que las automáticas.
• Su diseño es sencillo y compacto.
• Necesitan un cuarto de vuelta para abrirse y cerrarse, lo que ahorra tiempo y energía.
• Las válvulas de mariposa manuales son más ligeras que otras válvulas.
• Sirven bien en áreas con espacio limitado debido a su pequeño tamaño en relación con otras válvulas.
• Pueden ser bidireccionales o unidireccionales.
• Las válvulas de mariposa manuales son fáciles de instalar, reparar y limpiar.
• Son versátiles para su uso en diferentes industrias.
• Las válvulas de mariposa manuales pueden utilizarse para cerrar o regular el flujo.

Desventajas de las válvulas de mariposa manuales

• Estas válvulas se abren con el disco en el recorrido del fluido, lo que reduce la presión del mismo.
• Las válvulas de mariposa manuales pueden ser tediosas cuando se necesita un par elevado o un funcionamiento frecuente.
• Estas válvulas tienen juntas que son débiles en comparación con otras válvulas como las de bola.
• Las válvulas de mariposa manuales son propensas a la cavitación y al estrangulamiento.

Solución de problemas de las válvulas de mariposa manuales

La válvula es difícil de manejar

• Partículas sólidas obstruidas en la válvula. Abra la válvula y elimine las partículas sólidas.
• El disco y/o el vástago están corroídos. Abra la válvula y elimine la corrosión. Limpie el interior de la válvula.

Fuga de líquido cuando la válvula está cerrada

• Suciedad en el interior de la válvula. Abra la válvula y limpie la suciedad.
• Asientos desgastados. Sustituya los asientos.
• Disco desgastado. Repare o sustituya el disco según sea necesario.
• Juntas tóricas desgastadas. Sustituya las juntas tóricas.

Fuga de líquido entre la válvula y la tubería

• Pernos sueltos. Apriete los pernos al par recomendado por el fabricante de la válvula de mariposa manual.
• Alta presión de fluido. Verifique que el nivel de presión del fluido sea el recomendado por el fabricante de la válvula de mariposa manual.

Resumen

Una válvula de mariposa manual es una válvula que se acciona manualmente. Esta válvula se acciona mediante el uso de un volante o una palanca de mano. El volante o la palanca de mano es donde el operador aplica el par de torsión para arrancar o detener la válvula. Los fabricantes de válvulas de mariposa manuales diseñan esta válvula para que funcione haciendo un ángulo de un cuarto de vuelta. El operador gira la manivela en un ángulo de 90^o grados en la dirección contraria a las agujas del reloj para abrir el flujo de fluido. La manija se gira en la dirección opuesta durante otro cuarto de vuelta para cerrar el flujo de fluido. Esta válvula también se utiliza en la estrangulación del flujo de fluido en la que el operador gira el mango para un ángulo de menos de 90^o grados.

Los fabricantes de válvulas de mariposa manuales producen varios tipos de estas válvulas que incluyen las válvulas de mariposa manuales concéntricas, las válvulas de mariposa manuales excéntricas y las válvulas de mariposa manuales con soldadura a tope, entre otras. Las áreas de aplicación de estas válvulas incluyen la protección contra incendios, la minería, el suministro de agua, el papel y la pulpa, las plantas de energía de vapor, los productos químicos y el procesamiento de alimentos, entre otros. Las ventajas de adquirir válvulas de mariposa manuales son su menor coste, su rápido funcionamiento, su reducido espacio de instalación, su pequeño tamaño y su ligero peso, su diseño sencillo y compacto, y su facilidad de limpieza, instalación y reparación.