Válvulas mariposa: dónde funcionan bien y dónde conviene revisar la aplicación

La válvula mariposa utiliza un disco que gira alrededor de un eje para abrir, cerrar
o modificar el área disponible para el paso del fluido.

Su operación normalmente requiere un giro de aproximadamente 90° entre las posiciones
de cierre y apertura completa.

El conjunto puede incorporar:

• cuerpo;
• disco;
• eje;
• asiento;
• sellos;
• accionamiento manual, neumático o eléctrico.

Las válvulas mariposa suelen resultar especialmente convenientes cuando se necesita
una solución compacta para aislamiento o control en líneas de diámetro medio o grande.

Entre las aplicaciones frecuentes se encuentran:

• agua industrial;
• agua de proceso;
• sistemas de refrigeración;
• aire;
• determinados gases;
• servicios HVAC;
• algunas aplicaciones químicas compatibles con los materiales;
• circuitos de servicios auxiliares;
• procesos donde se requiere automatización de apertura y cierre.

Una de sus principales ventajas es la relación entre diámetro y tamaño físico.

En comparación con otros diseños de válvulas, una mariposa puede ocupar menos espacio
y tener menor peso, algo relevante cuando se trabaja con tuberías de gran diámetro.

También puede integrarse con actuadores neumáticos o eléctricos para automatizar
secuencias de proceso.

Una de las primeras decisiones consiste en determinar si la válvula será utilizada
principalmente para aislar un tramo de la instalación o para regular el caudal
de manera frecuente.

Cuando trabaja como válvula de aislamiento, el objetivo principal es alcanzar una posición
abierta o cerrada de manera confiable.

Cuando se utiliza para regulación, el disco permanece en posiciones intermedias y queda
sometido de manera continua a fuerzas hidráulicas o aerodinámicas.

En estas condiciones cobran mayor importancia:

• velocidad del fluido;
• presión diferencial;
• comportamiento del caudal;
• torque requerido;
• cavitación;
• ruido;
• vibraciones;
• desgaste del asiento y del disco.

Una válvula adecuada para apertura y cierre no necesariamente es la mejor opción para control continuo.

La compatibilidad química entre el fluido y los materiales de la válvula es uno
de los aspectos más importantes.

El cuerpo puede ser compatible con el proceso y, sin embargo, el asiento o los sellos no serlo.

Por eso deben evaluarse de manera conjunta:

• cuerpo;
• disco;
• eje;
• elastómeros;
• revestimientos;
• sellos.

Materiales habituales de asiento como EPDM, NBR, PTFE u otras alternativas tienen
comportamientos distintos frente a temperatura, aceites, productos químicos y condiciones
de proceso.

Las válvulas mariposa tienen una característica que debe considerarse:
el disco permanece dentro del paso del fluido incluso cuando la válvula está completamente abierta.

En muchos servicios esto no representa un inconveniente.

Pero cuando el producto contiene partículas abrasivas, sólidos, fibras o materiales
capaces de adherirse, esa geometría puede convertirse en una variable crítica.

El disco y el asiento pueden quedar expuestos a:

• erosión;
• acumulación de material;
• incremento del torque;
• desgaste prematuro;
• dificultades para cerrar correctamente.

Otra simplificación frecuente consiste en seleccionar la válvula únicamente porque
su presión nominal coincide con la presión de la línea.

Ese dato es necesario, pero no suficiente.

La capacidad real de una válvula depende también de la temperatura y de los materiales utilizados.

Un asiento elastomérico, por ejemplo, puede tener limitaciones térmicas diferentes
de las del cuerpo metálico.

Además deben considerarse:

• presión máxima de operación;
• temperatura máxima y mínima;
• presión diferencial durante la maniobra;
• posibles golpes de presión;
• condiciones de vacío, cuando corresponda.

La combinación presión-temperatura debe verificarse con la documentación técnica del fabricante.

Abrir o cerrar una válvula mariposa no requiere siempre el mismo esfuerzo.

La presión diferencial genera fuerzas sobre el disco que afectan el torque necesario para moverlo.

Esto resulta especialmente importante cuando la válvula va a automatizarse.
Seleccionar el actuador únicamente por el diámetro de la válvula puede conducir
a un accionamiento insuficiente.

Para dimensionarlo correctamente deben considerarse variables como:

• presión diferencial máxima;
• tipo de asiento;
• diámetro;
• condiciones del proceso;
• frecuencia de maniobra;
• margen de seguridad.

Hay situaciones donde la selección merece un análisis adicional.

Por ejemplo:

• fluidos altamente abrasivos;
• sólidos de tamaño significativo;
• productos muy viscosos;
• temperaturas extremas;
• vacío elevado;
• presión diferencial importante;
• necesidad de regulación muy precisa;
• servicios con riesgo de cavitación;
• requerimientos sanitarios específicos;
• productos altamente corrosivos;
• ciclos de operación muy frecuentes;
• necesidad de una estanqueidad particularmente exigente.

En estos casos puede ser necesario evaluar diseños específicos de válvulas mariposa
o incluso considerar otra tecnología.

Dentro de esta familia existen diferentes configuraciones.

Una primera distinción importante es la posición del disco y del eje respecto del asiento.

Según el diseño pueden encontrarse válvulas:

Cada configuración modifica la forma en que el disco entra en contacto con el asiento
y puede cambiar su comportamiento frente a presión, temperatura, desgaste y frecuencia de operación.

Las válvulas concéntricas suelen utilizarse en múltiples servicios generales.

Las configuraciones excéntricas pueden resultar convenientes cuando se requieren
otras prestaciones mecánicas, mayores temperaturas o determinadas condiciones de estanqueidad.

La geometría de montaje influye en la instalación y en las tareas posteriores de mantenimiento.

Entre las configuraciones habituales se encuentran:

La elección no debería realizarse únicamente por precio o disponibilidad.

Es necesario considerar el diseño de la línea, las cargas mecánicas, el mantenimiento previsto
y las condiciones de servicio.

Antes de solicitar una válvula mariposa, conviene reunir información básica de la aplicación:

• fluido;
• concentración, cuando corresponda;
• temperatura;
• presión normal y máxima;
• presión diferencial;
• diámetro de cañería;
• tipo de conexión;
• material de tubería;
• función: aislamiento o regulación;
• frecuencia de maniobra;
• accionamiento requerido;
• condiciones ambientales;
• requisitos de estanqueidad.

Con estos datos es posible evaluar con mayor precisión el cuerpo, disco, asiento
y sistema de accionamiento.