Válvula de mariposa neumática

¿Qué es una válvula de mariposa neumática?

Se trata de una válvula de mariposa que funciona con un actuador neumático. Una válvula de mariposa neumática utiliza aire comprimido para abrir y cerrar la válvula. Estas válvulas pertenecen a la categoría de válvulas de cuarto de vuelta. Como tal, el disco de la válvula hace un ángulo de un cuarto de vuelta para iniciar o detener el flujo de fluido. Los fabricantes de válvulas de mariposa neumáticas diseñan esta válvula con diferentes materiales que hacen que dichas válvulas sean adecuadas para su uso en diversas aplicaciones. Los fabricantes de válvulas de mariposa neumáticas fabrican la válvula de tal manera que el disco permanece en la trayectoria del flujo cuando la válvula está abierta o cuando está cerrada. Este mecanismo contribuye a la caída de presión, lo que reduce la eficacia. Sin embargo, estas válvulas son de pequeño tamaño, compactas y de diseño sencillo. Este diseño hace que las válvulas de mariposa con actuador neumático sean más baratas que otras válvulas. El diseño también ayuda a estas válvulas a trabajar en aplicaciones de lodos y fangos, ya que el disco difícilmente puede obstruirse.

Figura: Válvula de mariposa neumática.

Componentes de una válvula de mariposa neumática

Cuerpo

El cuerpo es la parte que sostiene todas las demás partes de una válvula de mariposa neumática. El cuerpo está fabricado con materiales metálicos muy resistentes, como el acero al carbono y el acero inoxidable, para garantizar una gran resistencia. Sin embargo, hay una categoría especial de estas válvulas que están hechas de materiales totalmente plásticos. El cuerpo contiene agujeros para sujetar los pernos utilizados para conectar la válvula a la tubería.

Actuador neumático

Es la parte que proporciona el par de torsión utilizado para abrir y cerrar la válvula. El actuador está conectado al disco de la válvula a través del vástago. Cuando el actuador gira el vástago, el disco gira simultáneamente permitiendo o bloqueando el flujo de fluido.

Vástago

Es la parte de una válvula de mariposa neumática que conecta el disco de la válvula y el actuador. El vástago ayuda a transmitir el par del actuador al disco para que la válvula se abra o se cierre.

Disco

Es el componente de una válvula de mariposa neumática que se encarga de iniciar y detener el flujo de fluido.

Asiento

Este componente ayuda a evitar la fuga de fluido cuando la válvula está cerrada. El asiento sirve para proporcionar una superficie donde el disco se asienta cuando la válvula se cierra.

Junta

Se trata de un componente colocado entre las superficies de contacto de la tubería y la válvula para evitar la fuga de fluido entre las conexiones. La junta se fabrica con diferentes materiales en función de la temperatura de trabajo y el tipo de fluido.

Figura: Componentes de una válvula de mariposa neumática.

¿Cómo funciona una válvula de mariposa con actuador neumático?

Una válvula de mariposa neumática funciona haciendo un cuarto de vuelta para abrir o cerrar. La capacidad de abrir o cerrar se ve reforzada por un actuador neumático que produce energía en términos de par que hace girar el disco para abrir y cerrar. Para poner en marcha una válvula de mariposa neumática, se enciende el actuador. El actuador accionado produce un par de torsión y lo transmite al disco a través del vástago. Esto hace que tanto el vástago como el disco giren en sentido contrario a las agujas del reloj. Esta rotación del disco hace que la válvula se abra permitiendo que el fluido fluya a través de ella. En este estado cerrado, el disco está orientado en paralelo al flujo de fluido. Para cerrar la válvula, el actuador hace girar el vástago y el disco en el sentido de las agujas del reloj. Esta rotación hace que el disco sea perpendicular a la dirección del flujo del fluido y, por tanto, bloquea cualquier intento del fluido de atravesar la válvula. Los fabricantes de válvulas de mariposa neumáticas diseñan estas válvulas para su uso en aplicaciones de estrangulamiento.

Figura: Funcionamiento de una válvula de mariposa neumática.

Tipos de válvulas de mariposa neumáticas

Válvula de mariposa concéntrica con actuador neumático

Se trata de una válvula de mariposa neumática también denominada válvula de mariposa neumática de desplazamiento cero. Este es el diseño más básico. El vástago de la válvula está diseñado para pasar por el centro del disco que se coloca en el centro del orificio de la tubería. El asiento se coloca en la periferia del diámetro del cuerpo. Los fabricantes de válvulas de mariposa neumáticas utilizan asientos elásticos o de goma para hacer estas válvulas. Esto hace que la válvula sea muy eficiente para asegurar un flujo de fluido nulo cuando el flujo de fluido está cerrado. Sin embargo, esta válvula sólo puede utilizarse en aplicaciones en las que la temperatura de funcionamiento sea inferior a 60^o grados, ya que las altas temperaturas pueden dañar el asiento de la válvula. Las válvulas de mariposa concéntricas con actuador neumático tienen la ventaja de que el medio atraviesa la válvula sin entrar en contacto con el cuerpo porque el asiento está hecho como un cartucho o manguito dentro del cuerpo de la válvula.

Figura: Válvula de mariposa concéntrica con actuador neumático.

Válvula de mariposa excéntrica con actuador neumático

Se trata de una válvula de mariposa neumática en la que el vástago está desplazado de la línea central del disco de la válvula. Una válvula diseñada con el vástago detrás del centro del disco se conoce como válvula de mariposa de compensación simple. Los fabricantes de válvulas de mariposa neumáticas diseñan esta válvula para ayudar a reducir el contacto entre la junta y el disco antes de que la válvula esté completamente cerrada, lo que ayuda a mejorar la vida útil de la válvula.

Otras versiones de esta válvula son la de doble offset y la de triple offset. Una válvula de mariposa neumática de doble excentricidad está diseñada con el vástago detrás del disco y una excentricidad adicional en un lado. Con la doble excentricidad, el vástago puede girar el disco para rozar el asiento de la válvula durante unos 1^o a 3^o grados. Una válvula de mariposa neumática de triple excentricidad está pensada para su uso en aplicaciones críticas. Los fabricantes de válvulas de mariposa neumáticas diseñan esta válvula de forma similar a la versión doble, pero ésta tiene un desplazamiento más. Este tercer desplazamiento se realiza en el eje de contacto del disco y el asiento. Los fabricantes de válvulas de mariposa neumáticas diseñan esta válvula de triple desviación con asientos metálicos para mejorar el cierre hermético libre de cualquier fuga, así como para hacer que la válvula sea adecuada para su uso a altas temperaturas. Esta válvula también es muy eficiente y no es propensa al desgaste.

Figura: Válvula de mariposa excéntrica con actuador neumático.

Válvula de mariposa wafer con actuador neumático

Es la más económica de las válvulas de mariposa neumáticas. Se trata de una válvula de mariposa neumática que se coloca entre dos bridas de tubería. Se utilizan pernos para conectar la válvula. Los pernos utilizados son lo suficientemente largos para atravesar el cuerpo de la válvula. Además, los fabricantes de válvulas de mariposa neumáticas diseñan el cuerpo con longitudes cortas, lo que hace que la conexión sea económica y también ligera. La conexión entre la válvula y la tubería se hace estanca mediante el uso de juntas o anillos tóricos. Estas juntas se colocan entre las superficies de contacto de la válvula y la tubería.

Figura: Válvula de mariposa wafer con actuador neumático

Válvula de mariposa con actuador neumático

Se trata de una válvula de mariposa neumática diseñada con orejetas roscadas alrededor del cuerpo. Las lengüetas roscadas sirven para sujetar los pernos utilizados para conectar la válvula y la tubería. Se utilizan dos juegos de pernos para asegurar la válvula y la tubería. Este tipo de válvula facilita la desconexión de la válvula sin afectar al otro lado de la tubería. Una vez que la válvula y la tubería están conectadas, el cuerpo de la válvula soporta el peso de la tubería, a diferencia de lo que ocurre con la válvula de tipo wafer.

Figura: Válvula de mariposa de orejas con actuador neumático.

Válvula de mariposa neumática de doble brida

Se trata de una válvula de mariposa neumática diseñada con extremos embridados en ambos lados de los puertos. Esto ayuda a conectar la válvula a la tubería mediante pernos. Los fabricantes de válvulas de mariposa neumáticas diseñan este tipo de válvula con bridas dobles para que la instalación sea más fácil y precisa. Esta válvula tiene la ventaja de adaptarse a las tuberías revestidas, ya que el saliente del disco más allá de la longitud del cuerpo es insignificante. Los fabricantes de válvulas de mariposa neumáticas recomiendan esta válvula para su uso en aplicaciones de alta presión debido a la gran resistencia que le otorgan los pernos, las tuercas y las bridas. La válvula también puede utilizarse a altas y bajas temperaturas, dependiendo de los materiales utilizados para fabricar las juntas y los asientos.

Figura: Válvula de mariposa de doble brida con actuador neumático.

Válvula de mariposa neumática de plástico

Se trata de un tipo especial de válvula mariposa neumática fabricada con material plástico. Los fabricantes de válvulas de mariposa neumáticas utilizan materiales plásticos de alta resistencia como el cloruro de polivinilo y el propileno. Este tipo de válvula es más barato en comparación con otros tipos de válvulas de mariposa con actuador neumático. El bajo coste se debe al bajo coste de los materiales plásticos, así como a la menor cantidad de energía necesaria para formar la válvula en comparación con la necesaria para fabricar válvulas metálicas. Las válvulas de mariposa neumáticas de plástico también son muy ligeras en comparación con las metálicas. El principio de funcionamiento de estas válvulas es el mismo que el de otras válvulas de mariposa con actuador neumático. Las válvulas de mariposa neumáticas de plástico tienen una excelente resistencia a la corrosión en comparación con sus homólogas metálicas. El único problema de estas válvulas es que no pueden funcionar a altas temperaturas, ya que el material plástico se fundiría y destruiría toda la válvula. Por ello, los fabricantes de válvulas de mariposa neumáticas recomiendan el uso de estas válvulas a bajas temperaturas, es decir, por debajo de 60^o C.

Figura: Válvula de mariposa neumática de plástico.

Aplicaciones de las válvulas de mariposa neumáticas

• Las válvulas de mariposa neumáticas se utilizan en las industrias alimentaria y de bebidas.
• Se utilizan en las industrias de fabricación de productos farmacéuticos.
• Son utilizados por diferentes fabricantes de productos químicos.
• Estas válvulas se utilizan en aplicaciones de vapor.
• Las válvulas de mariposa neumáticas se utilizan en aplicaciones de lucha contra incendios.
• Se utilizan en las industrias del petróleo y del gas.
• Estas válvulas se utilizan en aplicaciones de purificación y tratamiento de agua.
• Se utilizan en aplicaciones de lodos y fangos.
• Las válvulas de mariposa con actuadores neumáticos se utilizan en las industrias de fabricación de papel y pasta de papel.

Ventajas de las válvulas de mariposa neumáticas

• Estas válvulas pueden funcionar tanto en aplicaciones de bajo como de alto par.
• Las válvulas de mariposa neumáticas funcionan muy rápido.
• Las válvulas de mariposa neumáticas son menos costosas en comparación con otras válvulas.
• Estas válvulas son de tamaño reducido y peso ligero.
• Las válvulas de mariposa neumáticas tienen un diseño sencillo y compacto que permite una gran resistencia.
• Ocupan un área pequeña cuando se instalan en comparación con otras válvulas.
• Tienen una baja pérdida de presión y, por lo tanto, una alta eficiencia.
• Las válvulas de mariposa neumáticas son versátiles.
• Son duraderas si se utilizan según las instrucciones del fabricante de la válvula de mariposa neumática.

Desventajas de las válvulas de mariposa neumáticas

• Estas válvulas son caras en comparación con las de tipo manual.
• El cierre y la apertura del disco de la válvula se ven afectados por las turbulencias del fluido y, por tanto, tienden a reducir su eficacia.
• Estas válvulas no pueden proporcionar un excelente sellado del fluido en comparación con otras válvulas como las de bola.

Solución de problemas de las válvulas de mariposa neumáticas

Fuga de fluidos internos

• El asiento de la válvula está dañado o desgastado. Sustituya el asiento de la válvula.
• El disco de la válvula está dañado. Sustituya el disco.
• Las juntas tóricas están dañadas o desgastadas. Sustituya las juntas tóricas.
• Materiales extraños en la válvula. Abra la válvula y elimine los materiales extraños.

Fuga de fluidos externos

• La junta está dañada o desgastada. Sustituya la junta.
• Juntas tóricas desgastadas. Sustituya las juntas tóricas.
• Conexión floja. Apretar los tornillos hasta alcanzar el par de apriete recomendado por los fabricantes de válvulas de mariposa neumáticas.

La válvula no arranca

• No hay suministro de energía en el actuador. Compruebe la disponibilidad de energía de la fuente y corrija si hay alguna avería.
• Obstrucción en la válvula. Abra la válvula y elimine el material que haya provocado la obstrucción.

Resumen

Las válvulas de mariposa neumáticas funcionan con un actuador neumático. El actuador se monta en la parte superior de la válvula. El actuador neumático proporciona el par de torsión utilizado para girar el vástago para abrir y cerrar la válvula. Las válvulas de mariposa con actuador neumático se abren girando el disco un cuarto de vuelta, lo que permite que el disco gire dejando el paso del fluido sin obstrucciones. Para cerrar la válvula, el actuador gira el disco otro cuarto de vuelta en sentido contrario. Esto hace que el disco sea perpendicular a la dirección del flujo del fluido, por lo que el fluido no puede cruzar la válvula.

Los fabricantes de válvulas de mariposa neumáticas producen varios tipos de estas válvulas que incluyen válvulas de mariposa concéntricas, válvulas de mariposa excéntricas, válvulas de mariposa wafer, válvulas de mariposa de orejas, válvulas de mariposa de doble brida y válvulas de mariposa de plástico. Estas válvulas se utilizan en aplicaciones como el petróleo y el gas, los alimentos y las bebidas, los productos farmacéuticos, los productos químicos, el papel y las industrias de la pulpa, y el suministro de agua, entre otros. Las ventajas de utilizar una válvula de mariposa con un actuador neumático son su funcionamiento automático, su versatilidad, su rapidez, su ligereza, su diseño sencillo y compacto, su menor espacio de instalación y su baja caída de presión.