Este artículo explorará los conocimientos básicos sobre las válvulas de retención, cómo funcionan, qué tipos son, cómo seleccionarlas e instalarlas, cómo resolver sus problemas y por qué no siempre son problemas.

En pocas palabras, las válvulas de retención permiten el flujo unidireccional y evitan automáticamente el reflujo (reflujo) cuando el fluido en la tubería se invierte. Son de las pocas válvulas automáticas que no requieren apertura y cierre auxiliares. Aunque algunas válvulas pueden equiparse con contrapesos externos y dispositivos de amortiguación en circunstancias especiales, la mayoría de las válvulas no tienen control de apertura/cierre ni asistencia externa de otras válvulas. A diferencia de otras válvulas, incluso si las instalaciones de la fábrica pierden aire, electricidad o presión hidráulica, o si los humanos pueden hacer funcionar la válvula manualmente, la válvula aún puede continuar funcionando.

Al igual que otros tipos de válvulas, las válvulas de retención vienen en varios tamaños, materiales y conexiones finales. Los tamaños de las tuberías varían desde 1/8 de pulgada o menos hasta 50 pulgadas o más. Están hechos de bronce, hierro fundido, plástico, acero al carbono, diversos grados de acero inoxidable y aleaciones, como Hastelloy, Inconel, Monel y titanio. Las conexiones finales incluyen conexiones roscadas, soldadura por encaje, soldadura a tope, conexiones de brida, conexiones de ranura, conexiones de abrazadera y conexiones enchufables.

Las válvulas de retención se pueden ver en todas partes, incluso en casa. Si tiene una bomba de aguas residuales en el sótano, es posible que haya una válvula de retención en la tubería de descarga de la bomba. Se encuentran en industrias fuera del hogar, como desalinización, agua y residuos, productos químicos, alimentos y bebidas, geotermia, minería, petróleo y gas, electricidad, pulpa y papel, refinación, etc.

Válvula de retención mal entendida

Al igual que otras válvulas, las válvulas de retención se utilizan para diversos medios: líquido, aire, otros gases, vapor, condensado y, en algunos casos, también se pueden utilizar para líquidos que contienen partículas o lodos. Las aplicaciones incluyen tuberías de descarga de bombas y compresores, tuberías colectoras, disyuntores de vacío, tuberías de alivio de presión no estándar, tuberías de vapor, tuberías de condensado, bombas de alimentación de productos químicos, torres de enfriamiento, bastidores de carga, tuberías de soplado de nitrógeno, calderas, sistemas HVAC, servicios públicos, presión. bombas, bombas de sumidero, estaciones de lavado y tuberías de inyección.

como operan

Las válvulas de retención son sensibles al flujo y dependen de la presión y el flujo de la tubería para abrirse y cerrarse. El disco interno de la válvula permite que el fluido fluya hacia adelante, abriendo así la válvula. A medida que el flujo directo disminuye o se invierte, el disco de la válvula comienza a cerrar la válvula, según el diseño. La función o propósito de una válvula de retención es evitar el flujo inverso. La estructura suele ser muy simple, con sólo unos pocos componentes, como el cuerpo de la válvula, el asiento, el disco y la tapa. Según el diseño, puede haber otros elementos como vástago de válvula, pasador de bisagra, brazo de disco, resorte, bola, elastómero y cojinete.
El sellado interno del disco y el asiento de la válvula de retención depende de la presión "inversa" de la tubería, en lugar de la fuerza mecánica utilizada para abrir/cerrar la válvula de control. Por lo tanto, la tasa de fuga permitida en el asiento de la válvula de retención es mayor que la de la válvula de control de apertura/cierre. El MSS SP-61 "Prueba de presión de válvulas de acero" publicado por la Asociación de Normalización de Fabricantes es uno de los estándares utilizados por los fabricantes para realizar pruebas de cierre de asiento y carcasa en válvulas de retención (así como otras válvulas). Los factores que afectan las fugas en el asiento de la válvula de retención incluyen la presión inversa, el medio y el material del asiento (como metal o elastómero). Las superficies de los asientos de metal y PTFE generalmente permiten algunas fugas, mientras que los elastómeros como Buna-N y Viton pueden proporcionar un cierre de sellado de burbujas (cero fugas).
Por lo tanto, se debe considerar el uso de elastómeros para medios de aire/gas y sellos de baja presión. Cuando se utilizan elastómeros para tales válvulas, las consideraciones importantes son la temperatura de funcionamiento y la compatibilidad entre el elastómero y el medio.

¿Cuál es la válvula de retención ideal?

Independientemente del tipo de válvula, el mayor tiempo de funcionamiento sin problemas provendrá de la válvula adecuada para la aplicación, no necesariamente del mismo tamaño que la tubería. Idealmente, cuando el disco de la válvula fluye o está completamente cerrado, el disco de la válvula permanece estable en la posición abierta con respecto al tope interno. Cuando se cumplen estas condiciones, el disco de la válvula no vibrará, evitando así una falla prematura de la válvula. Desafortunadamente, la mayoría de las válvulas de retención se seleccionan de la misma manera que las válvulas de control de apertura/cierre, según el tamaño de la tubería y el requisito del Cv máximo disponible. Esto ignora el hecho de que, a diferencia de las válvulas de control de apertura y cierre con accionamiento (manual, neumático, hidráulico o electrónico), sólo las condiciones de flujo determinan el rendimiento interno de las válvulas unidireccionales.
Las válvulas de retención son sensibles al flujo interno, a diferencia de las válvulas de control de encendido/apagado. Si no hay suficiente flujo y presión para abrir completamente la válvula de retención, el núcleo de la válvula vibrará dentro de la válvula. Esto provocará un desgaste prematuro, posibles fallos y caídas de presión superiores a los valores calculados.
Siempre que un componente metálico roza contra otro componente metálico, se produce desgaste. Esto resultará en la falla final del propio componente. Las fallas de los componentes pueden impedir que la válvula realice su función y, en el caso de las válvulas unidireccionales, esto es para evitar el flujo inverso. En casos extremos, las fallas pueden causar que los componentes se filtren en la tubería, provocando que otras válvulas o equipos en la tubería funcionen mal o dejen de funcionar.

Generalmente, la caída de presión se calcula basándose en la apertura del 100% de la válvula de retención y la válvula de control de encendido/apagado. Sin embargo, si el caudal no es suficiente para lograr una apertura total y la válvula de retención solo está parcialmente abierta, la caída de presión será mayor que el valor calculado. Esto se debe a que cuando la válvula unidireccional está parcialmente abierta, el Cv efectivo de la válvula es menor que el valor máximo. En este caso, un Cv nominal grande es realmente perjudicial para la válvula de retención (a diferencia de las válvulas de control de encendido/apagado). Esto puede hacer que el disco de la válvula vibre y, en última instancia, provocar una falla. Algunas otras válvulas no son así. Por ejemplo, cuando la válvula de compuerta está completamente abierta, la cuña se desprenderá del canal de flujo. Por lo tanto, independientemente de si el caudal es bajo, medio o alto, el caudal que fluye a través de la válvula no afectará el rendimiento de la cuña.
Hay varios tipos de válvulas de retención disponibles. A continuación se muestran algunos tipos más populares. Todos estos se pueden utilizar para medios de limpieza. Al igual que otros tipos de válvulas, las válvulas de retención especiales también se pueden utilizar para aplicaciones especiales. Aunque ninguna válvula es adecuada para todas las aplicaciones, cada válvula tiene sus propias ventajas.
Dedicar tiempo a ponerse en contacto con los fabricantes para que le ayuden a seleccionar puede ayudarle a encontrar el producto más adecuado. Esto es especialmente cierto si hay problemas con cualquier tipo de válvula de retención que esté instalando actualmente.

Válvula de retención oscilante

Una válvula de retención oscilante es un diseño simple que utiliza un disco conectado a un brazo articulado en la parte superior de la válvula (ubicado en la posición de las 12 en punto). El contraflujo y la gravedad ayudan a cerrar la válvula. Las válvulas de retención oscilantes se pueden utilizar para la mayoría de los medios y normalmente tienen buenos caudales. Sólo se pueden instalar en posiciones de flujo horizontal. Esto se debe a que no pueden funcionar correctamente en la posición de flujo vertical. En aplicaciones de baja contrapresión, tampoco pueden sellar bien. El rango de tamaño de estas válvulas de retención es desde ½ Desde pulgadas y menos hasta 50 pulgadas y más, se pueden usar para conexiones finales roscadas, soldadas, bridadas o soldadas a tope. Las válvulas de retención oscilantes suelen ser fáciles de inspeccionar y mantener. En la mayoría de los casos, las válvulas en la tubería se pueden utilizar para el mantenimiento. Debido al diseño de la válvula de retención oscilante, no es una válvula de cierre rápido debido a la distancia de recorrido desde la apertura total hasta el cierre. Esto significa que son muy susceptibles a problemas de golpes de ariete. La mayoría de las válvulas de retención oscilantes cumplen con las dimensiones cara a cara ANSI B16.10 y permiten la limpieza de tuberías. Existe una variante de la válvula de retención oscilante llamada válvula de retención de disco basculante. Sin embargo, esta versión no permite la limpieza de tuberías.

Inspección de la válvula de pistón/asiento
Las válvulas de retención de pistón o de elevación vienen en diseños de cuerpo recto, inclinado (en forma de Y) o tradicional (en forma de T de 90 grados). Todos los tipos de válvulas de retención se consideran válvulas de retención silenciosas para evitar golpes de ariete y reflujo. Esto se logra mediante el uso de un disco de válvula asistido por resorte, que mantiene la consistencia con el flujo de agua de carrera corta, logrando así un cierre rápido de la válvula. A medida que la velocidad de avance comienza a disminuir, el dispositivo asistido por resorte comienza a cerrar el disco de la válvula. Cuando la velocidad de avance llega a cero, el disco de la válvula se cierra herméticamente contra el asiento de la válvula antes de que se produzca el flujo inverso, evitando fluctuaciones de presión en la tubería y, por tanto, evitando golpes de ariete. La mayoría de los diseños se pueden instalar en cualquier posición si se instalan resortes adecuados, incluido el flujo descendente. El tamaño de las válvulas de retención de pistón/asiento varía de 1/4 de pulgada a 24 pulgadas o más. El diseño del cuerpo de la válvula seleccionado determinará la caída de presión; El diseño en línea proporcionará un rendimiento de tráfico óptimo. La válvula de retención de pistón/objeto tiene varias conexiones finales, incluidas roscas, bridas, soldabilidad, etc. Hay accesorios de extremo especiales, pero es necesario consultar al fabricante de la válvula de retención. Algunas de las válvulas de retención se pueden inspeccionar y reparar en línea. Idealmente, este tipo de válvula de retención solo debería usarse para medios de limpieza libres de partículas.

Válvula de retención con abrazadera de brida
La válvula de retención tipo abrazadera de brida es una válvula de retención tipo oblea muy compacta que se utiliza en tuberías con brida. Suelen ser empotrados, con dimensiones que van desde ½ pulgadas hasta 20 pulgadas. Este estilo también se considera una inspección silenciosa que ayuda a prevenir el golpe de ariete. Por tanto, tendrán un resorte interno para ayudar a cerrar la válvula. La válvula de retención con abrazadera de brida y su diseño compacto permiten agregarla a sistemas existentes con modificaciones mínimas en la tubería.

Válvula de retención guiada central
Una válvula de retención guiada central es otro tipo de válvula de retención silenciosa. También están diseñados para evitar golpes de ariete y flujo inverso. Este tipo es similar a una válvula de pistón/asiento. Sus especificaciones también pertenecen a MSS SP125 y 126. Vienen en estilo brida, con tamaños que van desde 2 a 24 pulgadas y, a veces, más grandes. Del mismo modo, este tipo es más adecuado para medios de limpieza sin partículas.

Válvula de retención de bola
Una válvula de retención de bola utiliza una bola dentro del cuerpo de la válvula para controlar el movimiento del flujo. Este tipo también se considera una válvula de retención silenciosa. La bola de la válvula puede girar libremente, logrando un desgaste y una limpieza uniformes entre la bola de la válvula y el asiento de la válvula.
Esta función hace que la válvula de retención de bola sea adecuada para medios viscosos. Las válvulas de retención esféricas suelen tener un tamaño de 2 pulgadas o menos. Algunos diseños incluyen un resorte para ayudar en el cierre y están diseñados para instalarse en un estilo de 90 grados en una línea vertical. Según el diseño del cuerpo de la válvula, la caída de presión de las válvulas de retención esféricas puede ser mayor que la de otros tipos de válvulas de retención. Las válvulas de retención de bola se pueden utilizar para diversas conexiones finales, incluida la soldadura roscada y de casquillo. Algunos diseños de cuerpos de válvulas permiten el mantenimiento/inspección en línea.

Elección
Muchos factores a considerar al seleccionar una válvula de retención incluyen la compatibilidad del material con el medio, la presión nominal de la válvula (ANSI), el tamaño de la tubería, los datos de la aplicación (caudal, condiciones de diseño/operación), la instalación (flujo horizontal, ascendente o descendente), el extremo conexiones, tamaño de la carcasa (especialmente al reemplazar válvulas existentes para evitar modificaciones en las tuberías), requisitos de fugas y requisitos especiales como limpieza con oxígeno, NACE, marcado CE, etc.
Hay muchos diseños diferentes de válvulas de retención, entre los cuales los más antiguos y comunes son válvulas de retención oscilantes.

Solución de problemas
Al reemplazar la válvula de retención, es útil hacer las siguientes preguntas simples: ¿
Por qué necesito reemplazar esta válvula?
¿Cuál es el problema?
A veces estamos demasiado ocupados o concentrados en otras cosas y olvidamos los motivos que pueden ayudar a solucionar el problema.
Los problemas comunes de la válvula de retención incluyen ruido (golpe de ariete), vibración/castañeteo, flujo inverso, adherencia, fugas, pérdida interna, desgaste o daño de los componentes. Sin embargo, vale la pena mencionar que la causa real suele ser el tamaño, resorte y/o estilo incorrecto de la aplicación de la válvula de retención. En este caso, el problema radica en la aplicación, no en la válvula de retención.
Los dos problemas más comunes con las válvulas de retención son el tamaño incorrecto o la instalación incorrecta. Hay dos formas de dimensiones incorrectas. Si el Cv de la válvula es demasiado pequeño para la aplicación, verá una caída de presión muy alta, lo que puede causar un desgaste prematuro de la válvula debido a la alta velocidad involucrada. Más comúnmente, si la válvula Cv es demasiado grande para la aplicación, no habrá suficiente caída de presión en la válvula de retención para abrirla completamente. Es muy probable que cualquier válvula de retención que no esté completamente abierta vibre, lo que provocará una falla prematura de la válvula. La instalación incorrecta incluye no tener una cantidad adecuada de tuberías rectas aguas arriba de la válvula de retención. Lo ideal es que el diámetro del tubo recto aguas arriba de la válvula de retención sea al menos 10 veces mayor. Esto es para asegurar un buen flujo laminar a través de la válvula de retención. Distancias más cortas pueden provocar flujo y rotación turbulentos, lo que provoca un desgaste prematuro de cualquier tipo de válvula de retención.
Otros problemas con las válvulas de retención incluyen el reflujo y el golpe de ariete. En ambos casos es necesario cerrar rápidamente la válvula. El contraflujo puede ser costoso, especialmente cuando se produce un flujo inverso durante la descarga de la bomba y la bomba gira al revés. El costo de reparar o reemplazar la bomba, combinado con el tiempo de inactividad de la fábrica, excede con creces el costo de instalar primero la válvula de retención correcta. Para el golpe de ariete, necesita una válvula de retención de cierre rápido para evitar aumentos repentinos de presión y ondas de choque cuando el disco de la válvula golpea el asiento de la válvula, lo que puede causar ruido, vibración y martilleo, lo que provoca la ruptura de la tubería y daños a los equipos y soportes de la tubería.
Si faltan componentes internos o están excesivamente desgastados, pueden ocurrir dos factores. En primer lugar, si la válvula de retención seleccionada no tiene suficiente flujo para detenerla, se requiere una válvula con un Cv más bajo para evitar la vibración de los componentes internos. En segundo lugar, si la válvula de retención se utiliza para la descarga de compresores alternativos de aire o gas, se requiere una válvula o amortiguador dedicado con diseño de amortiguación para manejar la circulación de alta frecuencia. Cuando hay incrustaciones o suciedad entre el disco de la válvula y el orificio del cuerpo de la válvula, puede provocar atascos. Los daños en el asiento o el disco de la válvula o sustancias sólidas en la tubería pueden provocar fugas. Se requiere un elastómero para proporcionar cero fugas.

Instalar
Al instalar una válvula de retención, apunte la flecha de flujo en la dirección del flujo para permitir que la válvula realice su función prevista. Puede encontrar la flecha de flujo en el cuerpo o la etiqueta. Asegúrese de que el tipo de válvula funcione en la posición de instalación. Por ejemplo, no todas las válvulas de retención pueden fluir hacia abajo en tuberías verticales, y las válvulas de retención tradicionales o de pistón en T de 90 grados no pueden funcionar en tuberías verticales sin resortes que empujen el disco de la válvula de regreso a la ruta del flujo. Cuando la válvula está completamente abierta, el disco de algunas válvulas de retención se extiende hacia la tubería. Esto puede afectar el rendimiento de otra válvula atornillada directamente a la válvula de retención. Como se mencionó anteriormente, si es posible, instale la válvula de retención en una ubicación al menos 10 veces el diámetro de la tubería aguas abajo de cualquier accesorio de tubería u otros componentes del sistema de tuberías que puedan causar turbulencias. Atención, dije 'si es posible'. Después de todo, ¿cuántas válvulas de retención ha visto atornilladas al puerto de descarga de la bomba? ¡Muchos! La "Guía del usuario de válvulas" MSS SP-92 publicada por la Asociación de estandarización de fabricantes es una buena fuente de referencia para instalar válvulas de retención y otros tipos de válvulas.

¿Cuáles son las similitudes entre una válvula de retención y una puerta?
Por último, me gusta comparar las válvulas de retención con las puertas, ya sea que esa puerta conduzca a la oficina o a casa. Por lo general, se abre la puerta de la oficina al comienzo del día y se cierra al final, de manera similar a cuando la bomba está encendida y apagada. Sin embargo, ¿qué sucede si alguien se para en la puerta de su casa y abre y cierra constantemente? En la mayoría de los casos, los pasadores de las bisagras fallarán ya que son un eslabón débil en el funcionamiento de la puerta.
Las válvulas de retención también enfrentan situaciones similares. Los pasadores, varillas, resortes u otros componentes que circulan continuamente pueden funcionar mal. Por eso es importante elegir la válvula de retención correcta para su aplicación específica. El tamaño de la tubería no necesariamente es igual al tamaño de la válvula de retención. Las válvulas de retención con Cv elevado en aplicaciones de bajo caudal están destinadas a fallar desde el principio. Esto no es una falla de la válvula de retención, sino una falla de la selección de aplicación incorrecta. La válvula de retención seleccionada funciona bien en condiciones de flujo apropiadas. Desafortunadamente, se cree que la válvula de retención instalada es la causa del mal funcionamiento, cuando en realidad, la causa del mal funcionamiento es la condición de la aplicación. Antes de comprar una válvula de retención, es mejor revisar la aplicación y las condiciones de uso con el fabricante para asegurarse de seleccionar el tipo y la opción correctos.