Válvulas de mariposa de triple excéntrica, doble excéntrica y concéntricas: diseño y selección

Una válvula de mariposa es un tipo de válvula en la que el mecanismo de cierre (disco de válvula o placa de mariposa) es un disco que gira alrededor del eje de la válvula para abrir y cerrar la válvula. Se utiliza principalmente para cortar y regular el flujo en las tuberías. Según las diferencias estructurales, las válvulas de mariposa se pueden clasificar en tres tipos: válvulas de mariposa concéntricas, válvulas de mariposa dobles excéntricas y válvulas de mariposa triples excéntricas.

Visión General

Las válvulas de mariposa concéntricas, doble excéntricas y triple excéntricas se diferencian principalmente por la posición del eje, el movimiento del disco, el contacto con el asiento y el diseño de sellado.

A medida que aumenta la excentricidad, el disco se separa más rápidamente del asiento, lo que ayuda a reducir la fricción y el desgaste. Sin embargo, el par de operación también depende del tamaño de la válvula, la presión diferencial, el material del asiento y las condiciones de trabajo.

¿Cuáles son las diferencias estructurales entre las válvulas de mariposa concéntricas, doble y triple excéntricas?

Válvula de Mariposa Concéntrica

En una válvula de mariposa concéntrica, el eje, el centro del disco y la línea central del cuerpo están alineados.

El disco permanece en contacto con el asiento durante gran parte de su movimiento, por lo que se utilizan normalmente asientos blandos como EPDM, NBR o PTFE.

Este diseño se utiliza ampliamente en suministro de agua, HVAC, riego y otras aplicaciones industriales generales.

Válvula de Mariposa Doble Excéntrica

Válvula de Mariposa Triple Excéntrica

Una válvula de mariposa triple excéntrica añade una tercera excentricidad al diseño doble excéntrico.

Esto crea un movimiento de sellado tipo leva, permitiendo que las superficies de sellado se separen rápidamente con muy poca fricción.

Estas válvulas se utilizan normalmente con asientos metálicos en aplicaciones de mayor temperatura y condiciones más exigentes.

Las aplicaciones típicas incluyen vapor, generación de energía, petroquímica y otros servicios industriales severos.

La primera excentricidad: la excentricidad entre el eje del vástago de la válvula y la superficie de sellado

La segunda excentricidad: la excentricidad entre el eje del vástago de la válvula y el centro del cuerpo de la válvula

La tercera excentricidad: el eje de rotación de la superficie de sellado es excéntrico al eje del canal del cuerpo de la válvula.

Dibujo de la válvula de mariposa triple excéntrica

Válvula de mariposa de triple excéntrica: diseño, sellado, ventajas y desventajas

La tercera excentricidad es lo que diferencia al diseño de triple excéntrica, así que esta sección la analiza con más detalle: cómo se diseña y se sella, y en qué casos conviene y en cuáles no. ¿Busca una válvula concreta? Vea nuestra válvula de mariposa tipo lug de triple excéntrica en acero al carbono o todas las válvulas de mariposa de triple excéntrica.

Animación de válvula de mariposa triple excéntrica

Diseño de válvula de mariposa triple excéntrica

La característica más notable de la válvula de mariposa de triple excéntrica es su funcionamiento sin interferencias, lo que significa que no se producen raspaduras ni desgaste durante la apertura y el cierre. Por lo tanto, el diseño de los tres desplazamientos es crucial. El primer desplazamiento está relacionado con las dimensiones estructurales del cuerpo de la válvula y el diámetro del vástago de la válvula. El segundo y el tercer desplazamiento son parámetros clave que garantizan que no haya interferencias durante el funcionamiento.

1. Cuando se aumenta el segundo desplazamiento, se amplía el espacio entre el disco de mariposa y la superficie de sellado del cuerpo de la válvula, lo que permite que el disco se desacople más fácilmente. Sin embargo, este diseño crea un par desequilibrado mayor, lo que aumenta el par de operación general. Por lo tanto, al tiempo que se garantiza que el disco se desacople rápidamente de la superficie de sellado del cuerpo de la válvula, el segundo desplazamiento debe mantenerse lo más pequeño posible.

2. Si el ángulo del tercer desfase es demasiado grande, el anillo de sellado del disco de mariposa experimentará fuerzas desiguales, lo que reducirá el rendimiento en condiciones de diferenciales de alta presión. Por el contrario, si el ángulo es demasiado pequeño, pueden producirse interferencias y raspaduras, lo que afectará el rendimiento del sellado y acortará la vida útil. Por ejemplo, Vanessa, un reconocido fabricante internacional de válvulas de mariposa de triple excéntrica de Italia, diseña el tercer ángulo de desfase para que esté entre 10° y 12°.

Par de sellado de válvula de mariposa triple excéntrica

Los pares de sellado de las válvulas de mariposa triple excéntricas comúnmente incluyen sellos duros de metal, sellos blandos no metálicos, sellos multicapa y sellos elásticos.

La elección del par de juntas depende principalmente de las propiedades del medio, la temperatura y la clase de fuga requerida. Generalmente, cuando la temperatura no supera los 200 °C, el medio está limpio sin partículas abrasivas y se requiere un cierre hermético, se puede utilizar una junta blanda no metálica .

En los casos en que la temperatura es más alta o el medio es abrasivo, se recomienda un sello duro de metal . Cuando se utiliza un sello duro de metal, la superficie de sellado del cuerpo de la válvula debe someterse a un tratamiento de endurecimiento, como soldadura por recubrimiento o pulverización de aleaciones duras sobre la superficie de sellado del cuerpo de la válvula, para aumentar la dureza de la superficie y mejorar la resistencia al desgaste.

Además de los puntos de diseño mencionados anteriormente, el diseño de la válvula de mariposa triple excéntrica también debe considerar el impacto del medio fluido en la estructura de la válvula. Por ejemplo, para el polvo de carbón, se requiere protección contra el polvo para el vástago de la válvula; para el oxígeno, se debe abordar la descarga estática de las piezas internas; para los requisitos de seguridad contra incendios, es necesario un sello doble blando y duro. Además, el vástago de la válvula debe estar diseñado para evitar que se reviente debido a la presión interna. Durante el proceso de diseño, es esencial tener en cuenta las condiciones reales del proceso y el entorno de trabajo tanto como sea posible para garantizar que el producto final sea seguro, confiable y adecuado para las necesidades del usuario.

Ventajas de las válvulas de mariposa triple excéntricas

• Excelente rendimiento de sellado : el sellado de una válvula de mariposa triple excéntrica se logra mediante la compresión entre las superficies de sellado de la válvula. Cuanto mayor sea el par de cierre, mayor será el nivel de sellado, lo que hace posible la "fuga cero".
• Fricción cero : el diseño reduce la fricción durante la apertura y el cierre de la válvula, lo que extiende significativamente la vida útil de la válvula.
• Alta capacidad de flujo : debido a las ventajas de la estructura triple excéntrica, el diámetro de flujo de la válvula es mayor, lo que proporciona un mayor caudal.
• Diseño sin zona muerta : con una fricción mínima entre el disco y el asiento de la válvula, la válvula puede comenzar a regular el flujo casi desde una apertura de 0 grados hasta 90 grados. Su relación de control es más del doble que la de una válvula de mariposa estándar, y la relación de control máxima supera los 100:1.
• Resistencia a altas temperaturas y presiones : Las válvulas de mariposa selladas con metal y triple excéntricas pueden funcionar en un amplio rango de temperaturas y presiones, generalmente de -196 °C a 650 °C, y de PN10 a PN160 (ANSI CL 150 a CL1500).
• Larga vida útil : El sellado metal-metal de la válvula de mariposa triple excéntrica proporciona una excelente resistencia al desgaste, manteniendo su forma durante largos períodos de funcionamiento. Además, el asiento de la válvula y el anillo de sellado se desenganchan sin fricción en el momento de la apertura, lo que da como resultado una vida útil extremadamente larga.
• Rendimiento ajustable : el grado de apertura y cierre de la válvula de mariposa triple excéntrica se puede ajustar según sea necesario, lo que la hace adecuada para diversas tuberías industriales.

Desventajas de las válvulas de mariposa triple excéntricas

• Estructura de disco de válvula grueso : el disco de la válvula es relativamente grueso, lo que genera una mayor resistencia al flujo, lo que lo hace inadecuado para tuberías de diámetro pequeño por debajo de DN200.
• Impacto en el sellado en tuberías normalmente abiertas : En tuberías normalmente abiertas, la superficie de sellado del asiento de la válvula está expuesta directamente al flujo del medio, lo que puede desgastar el anillo de sellado laminado duro multicapa en el disco de la válvula con el tiempo, lo que afecta el rendimiento del sellado.
• Potencial de fugas en flujo inverso : la estructura triple excéntrica depende del par del actuador para presionar el disco de la válvula contra el asiento de la válvula y lograr el sellado. En el estado de flujo directo, cuanto mayor sea la presión del medio, más hermético será el sellado. Sin embargo, en el flujo inverso, a medida que aumenta la presión del medio, la presión de contacto entre el disco de la válvula y el asiento de la válvula puede llegar a ser menor que la presión del medio, lo que genera fugas.
• Mayor costo : debido a su estructura más compleja en comparación con las válvulas de mariposa doblemente excéntricas, las válvulas de mariposa triplemente excéntricas tienden a ser más caras.

¿Cómo elegir entre las válvulas de mariposa doble excéntrica y triple excéntrica?

Aplicaciones de las Válvulas de Mariposa Doble Excéntrica

Las válvulas de mariposa doble excéntrica tienen asientos desmontables y pueden estar hechas de materiales que resisten la corrosión, la luz y el envejecimiento, dependiendo de las propiedades físicas y químicas de los diferentes medios. Se utilizan ampliamente en el suministro y drenaje de agua, aguas residuales, construcción, aire acondicionado, petróleo, química, alimentos, productos farmacéuticos, textiles, fabricación de papel, energía hidroeléctrica, barcos, metalurgia y sistemas de energía, sirviendo como dispositivos de regulación y cierre en tuberías de fluidos.

Las válvulas de mariposa doble excéntrica típicamente utilizan PTFE (politetrafluoroetileno) como material del asiento de sellado. También pueden usar asientos de sellado metálicos para extender su aplicación en áreas de alta temperatura. Sin embargo, las válvulas de mariposa doble excéntrica con asiento metálico todavía tienen una estructura de sellado posicional, donde la superficie de sellado del disco y del asiento está en contacto lineal. Por lo tanto, no pueden soportar altas presiones. El uso de estas válvulas en sistemas de alta presión puede resultar en fugas significativas. Por lo tanto, se deben evitar las válvulas de mariposa doble excéntrica con asiento metálico en sistemas de alta presión o en sistemas que requieran un cierre hermético.

Aplicaciones de las Válvulas de Mariposa Triple Excéntrica

Las válvulas de mariposa triple excéntrica, con su rendimiento de sellado optimizado y resistencia a altas temperaturas, se utilizan ampliamente en diversas tuberías críticas de los principales sectores industriales. Estos sectores incluyen la extracción de petróleo y gas, plataformas offshore, refinación de petróleo, petroquímicos, productos químicos inorgánicos, generación de energía y control de procesos en industrias en China y en todo el mundo.

Comentarios Finales

Las válvulas de mariposa doble excéntrica y triple excéntrica difieren significativamente en diseño estructural, principios de funcionamiento y escenarios de aplicación. Las válvulas de mariposa doble excéntrica son adecuadas para presiones medias a bajas y control general de fluidos, mientras que las válvulas de mariposa triple excéntrica están diseñadas para condiciones de mayor presión y más exigentes. Elegir y aplicar la válvula adecuada es crucial para garantizar el funcionamiento correcto y la seguridad del sistema.

Debido a la estructura más compleja y la tecnología de fabricación de las válvulas de mariposa triple excéntrica, estas son más caras que las de doble excéntrica. Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, seleccionar el tipo de válvula más adecuado según las necesidades específicas y las condiciones de operación es una decisión importante.

United Valves es un fabricante profesional de válvulas de mariposa triple excéntrica en China, que ofrece diversos modelos y especificaciones. Para más información, por favor contáctenos.

Artículo Relacionado：

• ¿Qué es una válvula de mariposa doble excéntrica?
• Entendiendo sus opciones: Sellado suave vs Sellado duro Butterfly
• Conocimientos esenciales sobre válvulas de mariposa: ¿los conoce todos?
• Guía paso a paso para una instalación perfecta de la válvula de mariposa

Sobre el Autor

Steven Jin

Tianjin Union Valve Co., Ltd Gerentes de Ventas

Más de 8 años de experiencia en la industria de ventas de válvulas. Posee amplias calificaciones y experiencia.