La elección entre una válvula de mariposa y una de globo depende de la necesidad de precisión en el control del flujo y de la optimización del espacio. La primera utiliza un disco con rotación de un cuarto de vuelta y está diseñada para un alto caudal y un funcionamiento rápido de apertura y cierre. Por su parte, la segunda utiliza un vástago con movimiento lineal y está diseñada para un control preciso del flujo.
Aquí analizamos en detalle técnico la diferencia entre una válvula de mariposa y una válvula de globo para ayudar a los ingenieros en su selección.
¿Cuál es la diferencia entre una válvula de mariposa y una válvula de globo?
Capacidad de flujo:
Las válvulas de mariposa ofrecen un control de flujo limitado, pero funcionan de manera excelente en operaciones de cierre rápido. Proporcionan un flujo directo, ya que el disco permanece en el centro, permitiendo que el fluido pase con menos obstrucción. Por lo tanto, son muy adecuadas para su uso en tuberías de gran diámetro o cuando no se requiere un control de flujo preciso.
Por otro lado, las válvulas de globo son idóneas para operar en condiciones de estrangulamiento debido a su excelente capacidad de control de flujo. Utilizan un recorrido de flujo en forma de "Z" que obliga al fluido a cambiar de dirección dos veces. Esto las hace ideales para sistemas que requieren ajustes de flujo precisos, como en procesos de vapor o químicos.
Caída de presión:
La válvula de mariposa normalmente presenta una baja caída de presión debido a su diseño y al corto recorrido del disco. Además, proporciona un coeficiente de flujo (Cv) mucho mayor para el mismo diámetro de tubería.
Por el contrario, el movimiento lineal y el sellado que proporciona el disco hacen que la válvula de globo tenga una caída de presión elevada. Esto se traduce en un coeficiente de flujo (Cv) menor.
Precisión de la regulación:
Las válvulas de mariposa son más adecuadas para el control de flujo aproximado. Si bien permiten regular el flujo, la posición del disco puede provocar una distribución desigual del mismo cuando la válvula está parcialmente abierta.
En los casos en que se requiere un control preciso del flujo o una regulación gradual, la válvula de globo es la mejor opción. Esta válvula se considera el referente del sector en cuanto a control de estrangulamiento preciso y constante. Esto se debe a que el movimiento lineal del obturador permite realizar ajustes mínimos en el flujo.
Límites de presión, temperatura y fluidos:
válvulas de mariposa Son ideales para su uso en grandes tuberías de agua, agua de refrigeración y fluidos de proceso. Estas válvulas son adecuadas para aplicaciones con altos caudales a bajas presiones. Si bien algunas válvulas de alta gama pueden soportar temperaturas muy elevadas, estas válvulas se suelen utilizar en aplicaciones de transferencia de líquidos a temperaturas moderadas.
Por el contrario, las válvulas de globo deben utilizarse en aplicaciones de alta presión y temperatura, como vapor y gases volátiles. Su diseño de asiento resistente permite la dilatación térmica y una regulación precisa sin comprometer el sellado.
Espacio y coste de instalación:
La válvula de mariposa está diseñada con un cuerpo extremadamente delgado tipo oblea o lengüeta. Esto significa que es mucho más ligera y compacta. Requiere mucha menos infraestructura para su montaje en grandes instalaciones. Además, su instalación es mucho más sencilla que la de otras válvulas, ya que requiere mucho menos tiempo de mano de obra.
Debido a su complejo cuerpo interno en forma de S, las válvulas de globo requieren muchas más piezas de hierro fundido o metal forjado. Por consiguiente, son mucho más pesadas y costosas que cualquier otro tipo de válvula. En muchos casos, incluso se instalan en tuberías de hormigón.
| Característica | Válvula de mariposa | Válvula de globo |
| Ruta de flujo | Directo | Tortuoso (patrón en Z) |
| Caída de presión | Bajo | Alto |
| Capacidad de flujo (Cv) | Alto | Bajo |
| Tipo de control | Regulación gruesa / Encendido/Apagado | Regulación precisa |
| Medios ideales | Agua, lodos, líquidos refrigerantes | Vapor, gas a alta presión |
| Peso y tamaño | Ligero y compacto | Pesado y grande |
| Costo relativo | Bajo | Alto |
¿Qué válvula utilizar en cada situación?
Sistemas de calderas de vapor:
- Las válvulas de globo deben utilizarse en las líneas de control de agua de alimentación y en las líneas colectoras de vapor cuando se requiera una regulación de alta presión.
Plantas de tratamiento de agua:
- Se recomienda el uso de válvulas de mariposa en tuberías de admisión de gran diámetro para ahorrar espacio y reducir los costos de operación.
Plantas químicas:
- Debido a sus características de control de flujo preciso, se deben emplear válvulas de globo en las líneas de dosificación para garantizar una dosificación precisa de los productos químicos.
Torres de refrigeración:
- Se recomienda el uso de válvulas de mariposa para el aislamiento y el equilibrio aproximado en circuitos de agua refrigerada.
Válvulas de aislamiento:
- Se recomienda el uso de válvulas de mariposa debido a su rápida apertura o cierre mediante una rotación de 90 grados.
Válvula de compuerta vs. válvula de globo vs. válvula de mariposa¿Cuál elegir?
La diferencia entre una válvula de compuerta, una válvula de globo y una válvula de mariposa radica en el equilibrio entre control y velocidad. Aquí tienes una tabla comparativa para una mejor comprensión.
| Características | válvula de compuerta | Válvula de globo | Válvula de mariposa |
| Movimiento | Lineal | Lineal | Rotatorio (90°) |
| Estrangulamiento | Malo (no es lo ideal) | Excelente | Justo |
| Peso | Moderado | Pesado | Ligero |
| Caída de presión | Muy bajo | Alto | Bajo |
Criterios de selección para válvulas de compuerta: Preferiblemente para aislamiento total de apertura/cierre en sistemas de flujo lineal con mínima caída de presión. No se recomienda su uso para estrangulamiento, ya que es probable que vibre, se erosione y se desgaste con un cierre parcial.
Criterios de selección para la válvula de globo: Se recomienda para la modulación de flujo debido a su diseño de flujo en S. Si bien modula el flujo de manera efectiva, presenta una alta caída de presión y requiere un mantenimiento elevado.
Criterios de selección para válvulas de mariposa: Se utilizan cuando el peso y las limitaciones económicas son factores importantes en aplicaciones de tuberías de gran diámetro. Ofrecen un pequeño giro de 90 grados y una baja caída de presión, además de una mejor regulación del caudal que las válvulas de mariposa estándar.
Muestra real de estudio de caso en
Actualización del sistema de control de procesos de Emerson Automation (Innovación Fisher Control-Disk)
Durante décadas, las plantas químicas y eléctricas dependieron de válvulas de globo para el control crítico del flujo. Esto se debe a que las válvulas de mariposa convencionales provocan un comportamiento inestable del flujo con aberturas pequeñas. En busca de una solución más ligera y rentable, Emerson Automation Solutions desarrolló la válvula de mariposa Fisher Control-Disk con una geometría de flujo mejorada.
En ensayos comparativos, este diseño introdujo una característica de flujo de porcentaje igual, lo que permitió un mejor control, similar al de las válvulas de globo tradicionales. Los resultados demostraron que las válvulas de mariposa rediseñadas podían igualar el comportamiento de ajuste de las válvulas de globo, a la vez que reducían el peso, el coste y el tamaño del sistema.
¿Qué normas deben cumplir estas válvulas?
Las válvulas utilizadas en la industria deben cumplir con las normas internacionales por diversas razones. Estas incluyen:
API 609:
- La norma trata sobre las especificaciones para el diseño y la clasificación de válvulas de mariposa con respecto a sus límites de presión y temperatura.
BS EN 13709:
- La norma europea especifica las directrices técnicas relativas a las válvulas de globo fabricadas en acero industrial y aptas para funcionar a altas temperaturas.
ISO 9001:
- La certificación ISO indica que existe un proceso de producción estandarizado.
SIL 2/3:
- Indican el nivel de integridad de seguridad 2 y el nivel de integridad de seguridad 3 para conjuntos de válvulas automatizadas.
Conclusión
Conocer la diferencia entre las válvulas de mariposa y las de globo contribuye a la eficiencia y durabilidad del sistema. Las válvulas de mariposa destacan por su eficiencia, ya que ofrecen una alta capacidad de flujo y un menor costo en el transporte de grandes volúmenes de líquidos. Por otro lado, las válvulas de globo sobresalen por su precisión y son necesarias para aplicaciones de estrangulamiento a alta presión y con vapor.
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