Una válvula de retención, también conocida como unidireccional, es un dispositivo que permite que el flujo de fluidos se mueva solo en una dirección. El propósito principal de este producto es evitar el reflujo en el sistema. Las válvulas de retención son soluciones económicas, efectivas y fáciles para un problema potencial. El reflujo puede causar un problema si el flujo está contaminado y, por lo tanto, contamina los medios aguas arriba. Por ejemplo, una línea de alcantarillado tendrá una válvula de retención para garantizar que los desechos puedan salir, pero no volver a ingresar al sistema del que provienen.
Existen una gran cantidad de tamaños, modelos y materiales de este producto en el mercado para garantizar que hallen la adecuada para cada tipo de aplicación. Debido a su variedad, la función que cumple puede ser similar o en algunos casos muy distinta. Las válvulas de retención de dos vías son las que más se utilizan en la industria. En el caso de las válvulas de retención con ventilación son utilizadas como válvulas de retención de tres vías para proteger y asegurar el suministro de agua que ingresa de la contaminación ocasionada por el reflujo. La ventilación atmosférica va permitir la eliminación del agua purgada en un drenaje existente. Una flecha en su tapa indica la dirección del flujo de este producto.
¿Cómo funciona una válvula de retención?
Para lograr comprender el funcionamiento de este tipo de dispositivo, es necesario separar el proceso en 3 partes:
La presión de ruptura
Para empezar, este dispositivo requiere una presión mínima aguas arriba (diferencia de presión entre la entrada y la salida) para abrir la válvula y pasar el medio a través de ella. Esta presión mínima aguas arriba a la que se abre este dispositivo se le llama «presión de apertura» de la válvula de retención. La presión de apertura específica cambia según el diseño y el tamaño de la válvula, así que asegúrese de que la presión del sistema pueda generar la presión de apertura de las válvulas de retención elegidas.
La Clausura
Si la presión aguas arriba cae por debajo de la presión de ruptura o hay contrapresión (flujo que intenta pasar de la salida a la entrada), el dispositivo se cerrará. Por lo general, este producto tienen una compuerta, bola, diafragma o disco que se presiona contra un sello para cerrarlo. La gravedad o el resorte pueden ayudar en el proceso de cierre. A medida que la presión de entrada disminuye por debajo de la presión de apertura o hay contrapresión, la válvula se cierra por gravedad, resorte y/o usando la contrapresión.
La orientación de instalación
Dado que una válvula unidireccional solo permite el flujo en una dirección, es fundamental conocer la orientación de instalación correcta. Por lo general, una flecha en la carcasa de la válvula indica la dirección del flujo. Si no hay una flecha, examine la válvula para asegurarse de que esté instalada en la dirección de flujo prevista. Si la válvula se instala al revés, los medios no podrán moverse a través del sistema y la acumulación de presión resultante puede causar daños.
¿Cuál es la diferencia entre válvulas de retención normalmente cerradas y normalmente abiertas?
Una válvula de retención normalmente abierta permite que el medio fluya libremente, pero cierra el flujo en caso de reflujo. Una válvula de retención normalmente cerrada evita el flujo de medios a través de ella hasta que se acumula la presión de apertura, momento en el que se abre el dispositivo.
¿Cuáles son los tipos de válvulas de retención?
Las válvulas de retención funcionan de manera diferente según el diseño que tengan. La válvula de retención más común es una válvula de retención en línea cargada por resorte; sin embargo, indicaremos varios tipos a continuación:
1.- Válvula de retención en línea cargada por resorte
Las válvulas de retención en línea cargadas por resorte son comunes, sencillas de entender y tienen un diseño muy simple.
En el caso de una válvula de retención en línea accionada por resorte en las posiciones abierta y cerrada. Cuando el flujo entra al puerto de entrada de la válvula, debe tener suficiente presión (fuerza) para superar la presión de ruptura y la fuerza del resorte. La presión empuja el disco, abriendo el orificio y permitiendo que el flujo se mueva a través de la válvula. Cuando la presión de entrada ya no es lo suficientemente alta o hay suficiente contrapresión, la contrapresión y el resorte empujan el disco contra el orificio y cierran la válvula. El resorte, junto con la corta distancia de recorrido del disco, permite un tiempo de reacción rápido para el cierre. Este diseño de válvula también evita picos de presión en la línea, lo que evita el golpe de ariete.
Los tipos comunes de válvulas de retención en línea cargadas por resorte también se denominan ‘válvulas de retención de boquilla’, ‘válvulas de retención de asiento, ‘válvulas de retención axial’, ‘válvulas de retención de exceso de flujo’, válvulas de retención ‘silenciosas’ o ‘silenciosas’, o ‘ Válvulas anti-golpe de ariete.’ Se pueden instalar en una orientación horizontal o vertical. Sin embargo, como están alineados con el sistema, deben retirarse por completo de la línea para ser inspeccionados y/o mantenidos. Una válvula de retención de placa doble tiene dos placas con resorte montadas en un pasador central. Este diseño evita los portazos y los golpes de ariete de forma eficaz.
2.- Válvula de retención en y cargada por resorte
Las válvulas de retención en Y cargadas por resorte funcionan de manera similar a las válvulas de retención en línea cargadas por resorte. La diferencia es que el resorte y el disco móvil están colocados en ángulo. Esto crea una forma de ‘y’, de ahí el nombre de la válvula. Funciona de la misma manera que una válvula en línea, pero dado que los componentes móviles están en ángulo, se pueden inspeccionar y reparar mientras la válvula está conectada al sistema. Estas válvulas son más grandes y ocupan más espacio dentro del sistema.
3.- Válvula de retención de bola
Una válvula de retención de bola utiliza una bola de flotación libre o con resorte que descansa sobre el asiento de sellado para cerrar el orificio. El asiento de sellado normalmente se estrecha cónicamente para guiar la bola hacia el asiento y crear un sello positivo, deteniendo así el flujo inverso. Cuando la presión del fluido en el lado de entrada supera la presión de apertura, la bola se desaloja de su asiento, lo que permite el flujo. Cuando la presión de entrada no excede la presión de apertura, o hay contrapresión, la bola se cerrará con la contrapresión o mediante el resorte, cerrando de manera efectiva el orificio. Las válvulas de retención de bola de unión verdadera permiten sacar y reemplazar las bolas de manera muy fácil, lo que elimina la necesidad de comprar una válvula nueva.
4.- Válvula de retención de diafragma
Las válvulas de retención de diafragma consisten en un diafragma de goma que se flexiona cuando aumenta la presión de entrada. La figura 5 (izquierda) muestra una válvula de retención de diafragma normalmente abierta con una presión de entrada «mínima», que permite el paso del medio. A medida que aumenta la presión de entrada, el diafragma se flexionará para abrirse, lo que permitirá un mayor flujo, como se ve en la Figura 5 (centro). Si se produce contrapresión (o si se trata de una válvula de retención de diafragma normalmente cerrada), el diafragma se verá forzado contra la abertura y la sellará para evitar cualquier reflujo. Las válvulas de retención de diafragma son ideales para aplicaciones de baja presión o vacío.
Válvula de retención de diafragma normalmente abierta (izquierda), abierta con presión de entrada (centro) y cerrada debido a la presión de reflujo (derecha).
5.- Válvula de retención de elevación
Una válvula de retención de elevación consta de un disco guiado que se eleva (levanta) del asiento de la válvula para permitir el flujo del medio. Requiere una presión de apertura para vencer la gravedad y/o la resistencia del resorte. La guía mantiene el disco en línea vertical para volver a asentarse con la alineación y el sello correctos.
Por lo general, las válvulas de retención de elevación obligan al medio a hacer un giro de 90 grados, y si no hay un resorte para ayudar a cerrar, es importante tener en cuenta la orientación del montaje para garantizar que el disco se cierre con la gravedad.
6.- Válvula de retención oscilante
Las válvulas de retención oscilantes se le denominan como válvulas de retención de ‘disco basculante’ o de ‘flapper’. Tienen un disco en una bisagra (o muñón) que se abre con una presión de entrada. El disco se cierra cuando la presión de entrada se disminuye o si hay un reflujo. Si no hay un resorte para lograr ayudar en el cierre, es importante tener en cuenta la orientación del montaje para garantizar que el disco se cierre con la gravedad. Una válvula de retención de doble disco o doble puerta tiene un disco central que se divide en dos puertas semicirculares que funcionan de forma independiente con bisagras en un punto de pivote central.
7.- Válvula de retención de parada
Una válvula de retención de parada suele ser una válvula de retención en Y cargada por resorte o una válvula de retención de elevación con una función de anulación manual. Esto permite que la válvula funcione como una válvula de retención normal y evita el reflujo. Se puede usar un mecanismo externo para mantener la válvula en un estado abierto o cerrado. Por lo tanto, una válvula de retención de parada puede funcionar como dos válvulas en una: una válvula de regulación de flujo y una válvula de prevención de reflujo. Se utilizan comúnmente en centrales eléctricas, circulación de calderas, generadores de vapor, refrigeración de turbinas y sistemas de seguridad.
8.- Válvulas de retención de mariposa o wafer
Los términos válvula de retención de mariposa y válvula de retención de disco a menudo se usan indistintamente. Consisten en un disco estilo mariposa u oblea sobre una bisagra y un resorte. Los dos lados se abren cuando la presión de entrada supera la presión de apertura, como se ve en la Figura 9. Cuando la presión de entrada disminuye, o hay reflujo, el resorte en la bisagra (o contrapresión) cerrará el disco, sellándolo efectivamente. Este tipo de válvula permite un flujo directo de medios con una obstrucción mínima. Las válvulas de retención oscilantes Wafer tienen un diseño elegante y se pueden instalar en espacios de brida estrechos.
9.- Válvula de retención de pico de pato
Las válvulas de pico de pato permiten que el flujo fluya a través de un tubo blando cuyo extremo tiene una forma aplanada natural. Esta forma aplanada se asemeja a un pico de pato, de ahí el nombre de la válvula. El flujo abre el extremo aplanado del pico de pato, permitiendo que pase el medio. Cuando se elimina la presión del lado de entrada, el extremo del pico de pato vuelve a su estado aplanado, cortando el flujo.
10.- Válvula de pie
Una válvula de pie es una válvula de retención combinada o mezclada con un filtro en el lado de entrada. El filtro evita que entren en la válvula de retención desechos o impurezas que podrían obstruir o dañar algo aguas abajo. Esta válvula de pie se instala al final de un tramo de tubería ya que su entrada no tiene ningún punto de conexión. Los tipos comunes de válvulas de retención incluidas en una válvula de pie son:
- Válvulas de retención de bola en línea
- Válvulas de retención asistidas por resorte en línea.
Por lo general, se instalan al final de la línea de succión de una bomba de un pozo de agua, tanque de combustible o cualquier otra aplicación donde la línea de succión se encuentra debajo de la bomba. Se pueden usar también para mantener las bombas cebadas, en otros casos lograr evitar que el líquido se desvíe y mantener los desechos e impurezas fuera de la línea.
11.- Válvula de retención de placa doble
Una válvula de retención de placa doble tiene un par de placas con resorte montadas en un pasador central. Este modelo es para evitar los portazos y los golpes de ariete de una forma eficaz.
12.- Válvulas de doble retención / retención doble
Un conjunto de válvula de retención doble consta de un par de válvulas de retención generales ensambladas en serie. Una válvula de doble retención tiene dos características:
En el caso que una válvula de retención está atascada, la otra válvula es la asume la función necesaria.
Cerrar una válvula de retención reduce considerablemente el diferencial de presión en la otra válvula, lo que va permitir un sellado mucho más hermético y evitar incluso fugas menores.
Por eso se utiliza una válvula antirretorno de doble retención para evitar la contrapresión y el contrasifonaje en aplicaciones como rociadores contra incendios y riego de césped. Una sola válvula de retención se usa en su mayoría para la protección de fluidos de categoría 2 donde puede haber cambios en la temperatura, el sabor o el olor del fluido. Una válvula de retención doble se usa comúnmente para la protección de fluidos de categoría 3, que involucra sustancias de bajos niveles tóxicos (como los desinfectantes comunes).
Una válvula de retención de prevención de contraflujo doble es similar a una válvula de retención doble. La configuración tiene un par de válvulas de retención cargadas por resorte en serie y, por lo general, no incluye válvulas de cierre. Una válvula de retención doble es poderosa contra el sifonaje y la contrapresión. Sin embargo, está aprobado solo para conexiones residenciales.
¿Cuáles son los materiales usados en este dispositivo?
Válvula de reteción de latón
Las válvulas de retención de latón son excelentes para aplicaciones de aire, agua, aceite o combustible. Sin embargo, no son resistentes al agua de mar, agua purificada o agua clorada. Son menos resistentes al calor y la corrosión en comparación con el acero inoxidable y, por lo general, se usan para aplicaciones con baja presión.
Válvula de retención de acero inoxidable
Las válvulas de retención de acero inoxidable tienen una resistencia superior a la corrosión, el calor y las bajas temperaturas y tienen excelentes propiedades mecánicas. Para aplicaciones que no requieren alta durabilidad o resistencia, el acero inoxidable no suele ser una solución rentable en comparación con las válvulas de retención de PVC o latón. Las válvulas de retención tipo wafer de acero inoxidable suelen ser válvulas de retención de alta calidad que se utilizan para aplicaciones de alta temperatura y alta presión.
Válvula de retención de PVC (cloruro de polivinilo)
Las válvulas de retención de plástico, como las de PVC o CPVC, se utilizan con frecuencia en los sistemas de riego y gestión del agua. Son resistentes a la corrosión de la mayoría de los medios corrosivos como agua de mar, ácidos, bases, soluciones de cloruro y solventes orgánicos. Sin embargo, no son inmunes a los hidrocarburos aromáticos y clorados y, por lo general, tienen una resistencia máxima a la temperatura de alrededor de 60 °C.
Válvula de retención de polipropileno (PP)
Las válvulas de retención de polipropileno se utilizan para agua, medios agresivos y productos alimenticios líquidos. Son resistentes a la mayoría de los medios corrosivos como ácidos inorgánicos, bases y soluciones acuosas que corroen rápidamente los metales. Sin embargo, no son resistentes a los ácidos concentrados ni a los agentes oxidantes y, por lo general, tienen una resistencia máxima a la temperatura de alrededor de 80 °C.
Válvulas de retención de hierro fundido
Las válvulas de retención de hierro fundido se utilizan normalmente como válvulas de retención de alta temperatura. El hierro fundido es extremadamente fuerte e inmune a las vibraciones. El material tiene una excelente resistencia al desgaste y tolerancia a la temperatura. Pero el hierro fundido no es de naturaleza dúctil. Por lo tanto, cualquier flexión puede hacer que el material de hierro fundido se agriete y se vuelva inútil. El hierro fundido puede funcionar a temperaturas más altas en comparación con el PVC, pero se corroe con el tiempo. Estas válvulas encuentran aplicaciones en industrias azucareras, industrias papeleras y sistemas de lubricación de aceite.
¿Cuáles son los criterios de selección?
Las válvulas de retención tienen los siguientes criterios a considerar al seleccionar una para una aplicación:
- Debe ser compatible el material con el medio
- Se deben verificar el tamaño de línea para puntos de conexión
- Revisar requisito de presión máxima y presión de apertura
- La orientación de instalación horizontal o vertical
- Las dimensiones del sobre
- Las necesidades de accesibilidad para inspecciones y reparaciones
- La temperatura tanto externa y como media
¿Cuáles son las aplicaciones que se le dan a este dispositivo?
Debido a cómo funcionan las válvulas de retención, generalmente se usan por una de cuatro razones diferentes en una variedad de aplicaciones:
- Para proteger el equipo aguas abajo del daño por reflujo
- Para lograr evitar la contaminación debido al flujo inverso
- Para que no exista el sifón
- Lograr mantener un sello de vacío
Debido a su función, estas válvulas se utilizan en casi todas las industrias. Se utilizan en electrodomésticos comunes, como lavavajillas, lavadoras, líneas de aguas residuales, entre otros. Para fines industriales, se suelen utilizan en calderas, hornos, sistemas de gas, aplicaciones de bombeo o sistemas de vacío. También se le da gran utilidad como válvulas de retención de acuarios en líneas de agua y CO2. Además, una válvula de retención en miniatura es una opción popular cuando no tenemos un espacio ilimitado, pero una operación confiable es esencial. Dos de las aplicaciones de válvulas de retención más comunes son para agua y aire, que se analizan con mayor profundidad a continuación.
Válvulas de retención de agua
Las válvulas de retención se utilizan en numerosas aplicaciones de agua, como agua potable y aguas residuales, y se denominan simplemente válvulas de agua unidireccionales.
Para las aplicaciones de agua potable, aseguran que ningún medio ambiente (lado de salida de la válvula) pueda ingresar al sistema con el agua potable segura y limpia y contaminarlo. En el caso de aguas residuales, aseguran que no puedan volver a ingresar al sistema y causar un desbordamiento o contaminación adicional. Y en las aplicaciones de bombeo de agua, a menudo se usa una válvula de pie para garantizar que no entren residuos en la línea y para mantener la presión interna con fines de cebado.
Las válvulas de pico de pato también se pueden usar para descargas en líneas de agua. Las válvulas de retención de la bomba de sumidero aseguran que el agua descargada no regrese a la bomba de sumidero por gravedad cuando la bomba está apagada.
Válvula de retención neumática
Una válvula de retención neumática, o válvula de retención de aire, permite el flujo de aire y evita que se salga. A menudo se les llama simplemente válvulas de aire unidireccionales. La aplicación más común es para un compresor de aire. Una válvula de retención neumática permite que el compresor mantenga ciertas partes presurizadas y otras partes despresurizadas. Se pueden ubicar en un depósito de aire, tubería de descarga o como una válvula de retención de pistón en los lados de entrada y salida del compresor de pistón.
¿Cuál es el propósito de una válvula de retención?
El objetivo principal de este producto en un sistema es evitar el reflujo, que podría dañar el equipo o contaminar los medios aguas arriba.
¿Qué problemas se presentan en este tipo de producto?
Los problemas comunes de las válvulas de retención son el ruido, el golpe de ariete, la vibración, el flujo inverso, la adherencia, las fugas y el desgaste/daño de los componentes.
¿Qué es un golpe de ariete y qué relación tiene con la válvula?
Es un mecanismo de bombeo, cuando desde un nivel inferior el agua es forzada a un nivel superior mediante una bomba. Solo cuando la bomba está en funcionamiento el fluido fluye en una sola dirección y se reducirá poco a poco cuando la bomba se detenga.
La válvula de retención se instala para evitar que la inversión del flujo ingrese a la bomba. Puesto que la tubería aumentará en general, cuando se detenga el fluido, regresará a fluir por la tubería.
En la mayoría de casos, las válvulas retención tendrán un correcto funcionamiento y la tasa de inversión del fluido no debería ser motivo de preocupación. Sin embargo, la elección de la válvula de retención adecuada es fundamental en los mecanismos de bombeo donde pueden suceder una inversión rápida de flujo.
Es necesario recordar, que se requieren de otros factores para asegurar un mecanismo seguro y sin complicaciones. Los tipos y tamaños de las válvulas de aire, el número correcto, los tiempos de apertura y cierre de las válvulas de aislamiento, las válvulas de control de flujo, entre otros, se necesitan tenerse en cuenta para asegurar el mecanismo de los picos de presión.
¿Una válvula de retención detendrá el golpe de ariete?
Una válvula de retención puede evitar el golpe de ariete si actúa rápidamente como una válvula de retención accionada por resorte. Esto evita picos de presión, que crean ondas de choque en todo el medio.
¿Qué se debe hacer en esos casos?
Para hacer que este producto no se cierre de golpe, esta herramienta debe cerrarse de manera muy rápida para lograr evitar el comienzo del flujo inverso o de manera muy lenta una vez que el flujo inverso se haya desarrollado. Para que se cierre lentamente una válvula de retención, se necesita de un equipo auxiliar complementario, como amortiguadores hidráulicos que cuando la válvula llegue a su posición asentada actuarán para sostener la puerta de la válvula. Sin embargo, el realizar un cierre de mayor lentitud hará que el fluido corra a través de ella y este se cierre, y es necesario tener en consideración la bomba de aguas arriba para asegurar que sea óptima para flujos y giros inverso.
Para finalizar, es necesario recordar que siempre deben estar asesorados por profesionales para elegir el producto adecuado para el servicio que requerido y así obtener una instalación exitosa.
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