Válvulas de mariposa concéntricas

Las válvulas de mariposa concéntricas son válvulas industriales destinadas al control de apertura y cierre de tuberías y a la regulación del caudal, ampliamente utilizadas en los sectores petrolero, químico, metalúrgico, hidroeléctrico y otros. Su característica estructural más destacada radica en la alineación coaxial entre el eje del vástago, el centro del disco y el centro del cuerpo de la válvula. Destacan por su fácil fabricación y por un par de apertura y cierre equilibrado. El vástago de la válvula se sitúa en el centro geométrico del cuerpo y del disco; el sellado se consigue principalmente mediante la compresión directa del disco contra un anillo de sellado de caucho, a través de la deformación elástica de dicho sellado.

La regulación del caudal se consigue girando el disco entre 0° y 90° alrededor del vástago. Los diseños convencionales adolecen de una escasa resistencia a la temperatura de los materiales de sellado y de una fuerte abrasión entre el disco y el asiento, lo que limita su uso a condiciones de trabajo a baja presión y a temperatura ambiente. Las variantes mejoradas de alto rendimiento combinan anillos de sellado blandos y flexibles en forma de T con láminas laminadas de acero inoxidable, junto con un recubrimiento duro de aleación resistente a altas temperaturas en las superficies de sellado cónicas y ahusadas. Esta construcción integra las ventajas tanto del sellado duro metálico como del sellado blando; los conjuntos de resortes integrados compensan las tolerancias dimensionales y la deformación elástica, lo que permite su uso a altas temperaturas, altas presiones y con flujo bidireccional del medio. Clasificadas estructuralmente en tipos de asiento concéntrico y excéntrico, estas válvulas adoptan sellos blandos (caucho EPDM, PTFE, etc.) o sellos duros metálicos, con opciones de accionamiento que incluyen el manual, el eléctrico y el neumático. Las válvulas de mariposa concéntricas neumáticas, accionadas por aire comprimido, se caracterizan por su construcción compacta, un rendimiento de sellado bidireccional uniforme y una baja resistencia al flujo, siendo adecuadas para condiciones de trabajo por debajo de 1,6 MPa. La alineación concéntrica de las bridas es obligatoria durante la instalación; se requiere una operación periódica de apertura y cierre para el funcionamiento prolongado en posición cerrada, a fin de evitar que se atasquen. Los diseños optimizados se han ampliado a especificaciones de gran diámetro, combinados con equipos de ensayo específicos y mejoras patentadas, y algunos de los productos cumplen con la norma API 609.

Características estructurales y principio de funcionamiento

Una característica fundamental de las válvulas de mariposa concéntricas es que los ejes del vástago, el disco y el cuerpo de la válvula coinciden, lo que permite una construcción sencilla y un bajo coste de fabricación. Las válvulas de mariposa revestidas de caucho se incluyen en esta categoría. Un inconveniente principal es el apriete y el roce persistentes entre el disco y el asiento, lo que da lugar a un par de fricción elevado y a un desgaste acelerado. Los componentes principales son el cuerpo de la válvula, el disco, el vástago, el asiento y el actuador. El cuerpo suele estar fundido de una sola pieza, mientras que los anillos de estanqueidad del asiento, fabricados con materiales elásticos como el caucho, están incrustados en su interior. Montado en el centro, el vástago acciona el disco para que gire entre 0° y 90°, lo que permite la apertura o el cierre total; el disco suele tener una forma aerodinámica para minimizar la resistencia al flujo. Los casquillos instalados en los orificios de los extremos del cuerpo sostienen y lubrican el vástago de la válvula. Para mitigar los daños por rozamiento y mantener un cierre hermético, los asientos suelen estar fabricados con caucho elástico o PTFE; sin embargo, estos materiales elastoméricos tienen un rango de temperaturas de aplicación limitado, lo que explica la percepción generalizada de que las válvulas de mariposa estándar no pueden soportar altas temperaturas.

Al cerrarse la válvula, el disco giratorio comprime el asiento de goma y consigue un cierre hermético gracias a la deformación elástica de la junta, lo que se clasifica como sellado blando de tipo compresión. En las versiones accionadas mediante volante, al girar el volante en sentido horario o antihorario se acciona el vástago y el disco unos 90° para abrir o cerrar la válvula con facilidad.

Ámbito de aplicación

Las válvulas de mariposa concéntricas se utilizan principalmente en tuberías que transportan agua limpia, aguas residuales, gas combustible y gases industriales, y sirven como componentes de cierre y regulación en sistemas de abastecimiento de agua, centrales eléctricas, acerías, fábricas de papel, industrias químicas, alimentarias y de bebidas, así como en otros sistemas de suministro de agua y drenaje. Gracias a su sencilla configuración, a la ausencia de limitación direccional en el sellado, a la simetría central de tipo I con sellado bidireccional idéntico, a la baja resistencia al flujo y al reducido par de accionamiento, las válvulas de mariposa concéntricas neumáticas están homologadas para servicio a presión media-baja y se utilizan ampliamente en sistemas por debajo de 1,6 MPa.