Guía de válvulas de mariposa: cómo el material del asiento, el par y los operadores deciden el rendimiento

Entonces, primero la conclusión: una válvula de mariposa es una válvula de un cuarto de vuelta cuyo rendimiento real se decide mediante cuatro opciones de especificaciones: material del asiento, estilo de cuerpo y conexión, transmisión de vástago a disco y operador montado en la almohadilla superior. El disco en sí suele ser la parte menos interesante de la decisión.

El mecanismo es sencillo. En el orificio se encuentra un disco, transportado por un vástago que atraviesa la pared del cuerpo. Noventa grados de rotación lo llevan desde el borde hacia el flujo hasta que esté completamente cerrado contra un anillo de asiento. Debido a que el disco permanece dentro del recorrido del flujo, la válvula es corta y liviana para su tamaño de diámetro, pero también significa que el asiento y el borde del disco viven permanentemente en el medio.

Dentro de una válvula de mariposa: cinco partes, un eslabón débil

El cuerpo es un cilindro corto sujeto entre dos bridas de tubería. En su interior se encuentra el anillo del asiento y dentro del asiento se encuentra el disco. Un vástago pasa a través de la pared del cuerpo, enchavetado o fijado al disco, de modo que el par aplicado arriba se convierte en rotación abajo. En la almohadilla superior, generalmente mecanizada según un patrón ISO 5211 para que se pueda cambiar una palanca, caja de cambios o actuador sin romper la línea, el operador convierte su entrada en un cuarto de vuelta.

Cinco componentes cumplen la función y cada uno falla de manera característica.

El par no es un número plano a lo largo del recorrido

Dos picos de torsión importan y ninguno de ellos se encuentra en el medio del recorrido. El primero llega al desenganche: el disco ha estado presionado contra un asiento elástico durante semanas y el elastómero se endurece, por lo que romper ese contacto puede exigir más torque que cualquier otra cosa en el recorrido. El segundo llega al asiento, ya que el borde del disco se fuerza hacia el asiento y los últimos grados comprimen la goma. Entre aproximadamente 20° y 70°, el disco está de canto y la carga se debe principalmente a fricción y arrastre de fluido.

Un operador dimensionado según el par de funcionamiento medido a mitad de carrera se detendrá exactamente cuando la válvula no debe detenerse. El número de trabajo es el par de arranque a la peor presión diferencial que la línea puede producir, multiplicado por un factor de seguridad que la mayoría de las especificaciones sitúan entre 1,3 y 1,5. Si se equivoca esa cifra en cualquier dirección, la válvula no se asienta o el vástago y la llave del disco absorben el exceso. el Cálculo de par paso a paso para el dimensionamiento del actuador recorre la aritmética.

Tres formas de girar el disco

Si se quitan los catálogos, solo hay tres formas de mover un disco 90°: una palanca, una caja de cambios o un actuador neumático. Ninguno de ellos gana en todos los ejes, y el siguiente cuadro es esencialmente el argumento que la mayoría de los compradores terminan teniendo con su propio equipo de mantenimiento.

La clasificación honesta: las palancas ganan en costo, velocidad y simplicidad hasta el punto en que el requisito de torque supera lo que un brazo puede ofrecer. Las cajas de cambios ganan allí donde el par es real y el suministro de aire no. Los actuadores ganan cuando la válvula tiene que moverse sin que haya una persona a su lado.

Palancas manuales: rápidas, económicas y limitadas por el tirón del aro

Una palanca es un multiplicador de par con una relación fija: su mano al final del brazo. Un tirón continuo y cómodo suele considerarse de 200 a 250 N, siendo aproximadamente 350 N el límite práctico para un tirón determinado con las dos manos. En una palanca de 200 mm que limita la salida entre 40 y 70 N·m: suficiente para trabajos de pequeño diámetro y baja presión, insuficiente para un disco DN200 que trabaja a 10 bar.

Tres detalles deciden si una palanca encaja: la interfaz del vástago (cuadrado o tamaño de chavetero), el patrón de montaje en la almohadilla superior y si la manija debe bloquearse en su posición. Una palanca que no se puede bloquear para abrirla es un peligro de mantenimiento en una línea en la que se trabaja con regularidad.

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Cajas de cambios manuales: cuando la palanca deja de ser una opción

Una caja de cambios de parte de vuelta hace un trabajo: multiplica una pequeña entrada del volante por una gran salida de un cuarto de vuelta y luego manténgala presionada. La relación se elige entre el par de salida requerido, y la contrapartida son los giros del volante: una caja de cambios que necesita treinta vueltas para funcionar no es una válvula en la que nadie quiera trabajar cada hora.

Dos familias cubren la mayor parte del servicio. Las cajas de cambios manuales con volante integral son las predeterminadas para el servicio de aislamiento. Los tipos de desembrague permiten que la misma válvula funcione debajo de un actuador en funcionamiento normal y manualmente durante una falla de aire, con el volante desenganchado hasta que alguien tira la palanca. Si el deber combina ambos, el Gama de cajas de cambios manuales de fracción de vuelta es donde se fijan la relación, el patrón de montaje y la orientación del volante.

Actuadores neumáticos: velocidad, control remoto y un nuevo conjunto de controles

El aire es una forma económica de lograr un movimiento repetible de un cuarto de vuelta y aleja al operador del lado peligroso de una línea. La elección entre doble efecto y retorno por resorte es realmente una cuestión de falla: una unidad de retorno por resorte impulsa el disco a una posición definida cuando se pierde la presión de suministro, lo que tiene importancia para el agua de refrigeración, el combustible y cualquier cosa que deba fallar.

Lo que se olvida es todo lo que rodea al actuador. La calidad del aire determina la vida útil del sello, por lo que un filtro regulador es un elemento previo. La retroalimentación de posición necesita una caja de interruptor de límite en la almohadilla de accesorios del actuador, cableada antes de la puesta en servicio en lugar de después de la primera llamada de falla. Y los propios topes de carrera del actuador deben configurarse de modo que el disco se asiente sin sobrepasar el anillo.

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Asiento, cuerpo y conexión: la discusión entre los compradores de mesas

El compuesto del asiento es donde se ganan o se pierden la mayoría de las especificaciones, porque es la única parte que siempre está en contacto con el medio. El material del cuerpo sigue la misma lógica: hierro fundido y dúctil para agua y aguas residuales, acero inoxidable CF8 o CF8M para servicios corrosivos, aluminio donde el peso importa más que la clase de presión.

El estilo de conexión es la otra mitad del argumento. Los cuerpos de oblea están sujetos por ambas bridas y no pueden extraerse de una línea viva. Los cuerpos de las orejetas tienen inserciones roscadas en sus propias orejas, por lo que cada lado se atornilla de forma independiente y la tubería aguas abajo se puede dejar caer para mantenimiento. Los cuerpos con doble brida vuelven a costar más, pero se adaptan a grandes diámetros y alta presión donde la alineación de las bridas es difícil.

Una breve lista de verificación antes de la orden de compra

1. Medios, concentración y contenido de sólidos, incluido lo que se lava la línea durante la limpieza.
2. Temperatura mínima y máxima, no sólo el punto normal de funcionamiento.
3. Presión diferencial a través del disco cerrado: esto impulsa el par de arranque, no solo la presión de la línea.
4. Frecuencia de ciclo por día, que decide si una palanca es aceptable o un actuador es obligatorio.
5. Fuerza de tracción disponible o presión de suministro de aire en la válvula, medida en lugar de supuesta.
6. Diseño de patrón de almohadilla superior y estándar, de modo que el operador pueda reemplazarse sin cambiar la válvula.
7. Disponibilidad de asiento de repuesto, ya que el asiento será la primera pieza que se reemplace.

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