Válvula de bola frente a válvula de mariposa: ¿Cuál es mejor para el control de caudal?

Cuando se trata de regular el caudal en sistemas de tuberías industriales, válvulas de bola y válvulas mariposa son dos de las opciones más comunes.

Ambos tipos de válvulas tienen sus ventajas e inconvenientes cuando se comparan entre sí. Saber en qué se diferencian le permitirá seleccionar la mejor válvula para su aplicación concreta.

En este artículo, compararé en profundidad las válvulas de bola y las válvulas de mariposa para que pueda tomar una decisión informada entre ambas.

Visión general de las válvulas de bola

Una válvula de bola utiliza un disco esférico perforado para controlar el caudal de líquido o gas. Cuando está abierta, el orificio de la bola está en línea con la entrada y la salida del cuerpo de la válvula. Cuando está cerrada, el orificio es perpendicular, bloqueando el flujo.

Las válvulas de bola son válvulas rotativas que requieren un giro de 90 grados para pasar de totalmente abiertas a totalmente cerradas. Esto las hace relativamente rápidas en comparación con otros tipos de válvulas.

Pueden manejar aplicaciones de alta presión de hasta 1.000+ PSI según el modelo y son capaces de regular el caudal hasta cierto punto con un posicionamiento preciso.

Aplicaciones en las que destacan las válvulas de bola

Las válvulas de bola son más adecuadas para aplicaciones de apertura/cierre que de estrangulación. Su cierre hermético y su capacidad para soportar altas presiones también las hacen idóneas para:

• Líneas de gas
• Transporte de productos químicos y petróleo
• Líquidos a alta temperatura
• Medios corrosivos
• Líneas de vacío

Algunas variantes de válvulas de bola, como las de paso en V o las de trimado de control caracterizado, permiten una regulación razonable del caudal. Pero, en general, obtendrá una mejor modulación con válvulas de globo o de mariposa.

Válvulas de mariposa

Las válvulas de mariposa también utilizan un diseño de disco giratorio. Pero en lugar de una bola esférica, un disco fino pivota desde el centro del cuerpo de la válvula.

Cuando está abierta, el flujo pasa alrededor del disco sin impedimentos. En posición cerrada, el disco se asienta contra el perímetro del cuerpo de la válvula, bloqueando el flujo de forma similar a una válvula de bola.

Aplicaciones en las que destacan las válvulas de mariposa

Las válvulas de mariposa se construyen para aplicaciones de gran diámetro en las que otros estilos de válvula serían poco prácticos o de coste prohibitivo.

Normalmente los encontrarás en puestos como:

• Entrada/salida de agua de refrigeración
• Líneas de extinción de incendios
• Transporte municipal de agua
• Compuertas hidroeléctricas
• Desbordamiento de aguas pluviales
• Líneas de alcantarillado

En algunos casos, también se adaptan mejor a las aplicaciones de estrangulamiento que las válvulas de bola. El disco no sale completamente del flujo cuando está abierto, lo que permite un control razonable.

Comparación entre válvula de bola y válvula de mariposa

Ahora que ya conoce las características básicas de las válvulas de bola y de mariposa, comparémoslas en algunas categorías clave:

Costo

Para tuberías de diámetro inferior a 12 pulgadas, las válvulas de bola y mariposa cuestan más o menos lo mismo.

Pero a partir de 12 pulgadas, las válvulas de mariposa son mucho más asequibles que una válvula de bola equivalente. En el extremo superior, que alcanza las 48 pulgadas, las válvulas de mariposa cuestan aproximadamente 1/4 del precio de una válvula de bola.

El disco ligero de una sola pieza es más barato de producir a escala que una bola masiva de una sola pieza que requiera un mecanizado exhaustivo.

Ganador: Válvula de mariposa

Presiones nominales

Cuando se trata de manejar la presión, las válvulas de bola son las campeonas indiscutibles. Muchas pueden soportar al menos 800 PSI sin problemas y los modelos especiales llegan mucho más lejos.

El principal inconveniente de una válvula de mariposa es su incapacidad para soportar aplicaciones de alta presión. Todo lo que supere los 300 PSI conlleva el riesgo de fugas y posibles daños en la válvula. El asiento depende de un borde fino que encaja perfectamente con la junta perimetral.

Las altas presiones dificultan el cierre de la válvula y hacen necesario un bypass para equilibrar la presión de la línea.

Ganador: Válvula de bola

Control de caudal

Ambos tipos de válvulas pueden controlar fácilmente el encendido y el apagado. Ambas pueden modular el caudal hasta cierto punto, aunque las válvulas de bola lo hacen mejor en la mayoría de los casos.

El disco de una válvula de mariposa siempre permanece en la corriente de flujo en ángulo, excepto cuando está totalmente abierta o totalmente cerrada. A velocidades de flujo elevadas, este disco en ángulo provoca turbulencias y caídas de presión significativas.

Así pues, la capacidad de control de caudal de una válvula de mariposa disminuye rápidamente a medida que aumentan las presiones y las velocidades. Acaban actuando más como un componente on/off.

Por otro lado, las válvulas de bola pueden asumir una función legítima de válvula de control en determinadas situaciones. Configuraciones como puerto en V, puerto de contorno y ajuste de control caracterizado permiten una regulación suave del caudal sin caídas de presión.

Ganador: Válvula de bola

Tamaño y peso

Antes hemos mencionado que las válvulas de mariposa de gran tamaño se ajustan mejor a los costes. El peso también se convierte en un factor diferenciador en torno a las 12 pulgadas de diámetro.

Una válvula de mariposa de 48 pulgadas pesa menos de 1.500 libras. Mientras que una válvula de bola equivalente pesa más de 15.000 libras.

El disco compacto de una sola pieza soporta cargas mucho menores que un enorme trozo esférico de acero. Esto da a las válvulas de mariposa una enorme ventaja en grandes sistemas de agua o aguas residuales donde el peso es importante.

Ganador: Válvula de mariposa

Ciclo de vida

Ambos tipos de válvulas deberían ofrecer una vida útil aceptable de más de 10.000 ciclos si se dimensionan y especifican correctamente. Sin embargo, su longevidad difiere en función de factores como la presión y la velocidad del caudal.

El talón de Aquiles de una válvula de mariposa es la alta presión diferencial, como se ha comentado anteriormente. El punto de contacto del asiento se desgasta rápidamente, lo que provoca fugas con el tiempo.

Las válvulas de bola pueden soportar presiones mucho mayores durante mucho más tiempo. De hecho, las altas velocidades y las caídas de presión a través de una válvula acortan considerablemente su vida útil. Y esos son efectos que sufren las válvulas de mariposa, pero no las de bola.

Ganador: Válvula de bola

Elegir la válvula adecuada para su aplicación

Hemos tratado muchos factores en los que se diferencian las válvulas de bola y las de mariposa. Ahora vamos a simplificar el proceso de decisión.

Aquí tiene dos preguntas que le ayudarán a decidir rápidamente si le conviene una válvula de bola o de mariposa:

1. ¿La presión de la línea es inferior a 300 PSI? En caso afirmativo, considere una mariposa. Si la respuesta es negativa o se aproxima/excede de 1.000 PSI, elija una válvula de bola.
2. ¿El diámetro de la tubería supera las 12 pulgadas? En caso afirmativo, opte por una válvula de mariposa para ahorrar costes. En caso negativo, evalúe ambas válvulas.

Además de estas reglas generales, hay que tener en cuenta..:

• Necesidades de control de flujo - Las válvulas de bola se adaptan mejor a las regulaciones estrechas. Para tareas sencillas de encendido y apagado se puede utilizar cualquiera de las dos.
• Acceso para mantenimiento - Las válvulas de bola permiten el mantenimiento en línea. Las válvulas de mariposa suelen requerir piezas de carrete adyacentes.
• Restricciones de peso - Las válvulas de mariposa ligeras se adaptan a sistemas de tamaño/peso limitados.
• Propiedades de los medios de comunicación - Por lo general, las válvulas de bola resisten mejor los líquidos y gases difíciles que las de mariposa.

Siempre hay excepciones basadas en los matices de su sistema. Pero este proceso de decisión aborda los puntos críticos para una elección informada de la válvula.

Un proveedor con experiencia también puede hacer recomendaciones específicas basadas en todas sus condiciones de funcionamiento y requisitos.

Resumen: Cómo elegir entre válvulas de bola y válvulas de mariposa

Tanto las válvulas de bola como las de mariposa desempeñan un papel importante en la regulación del caudal en una amplia gama de sistemas industriales.

Sus principales diferencias se reducen a:

• Costo - Las válvulas de bola cuestan más en tamaños grandes
• Presión - Las válvulas de bola rinden más a altas presiones
• Control de caudal - Las válvulas de bola proporcionan una regulación más suave
• Peso - Las válvulas de mariposa son más ligeras en diámetros grandes

Tenga en cuenta el tamaño, la presión, el caudal, los límites de peso, el acceso para mantenimiento y la compatibilidad con los medios. A continuación, aproveche esta guía para elegir la mejor tecnología de válvulas para su aplicación.