Válvulas antirretorno - Cómo funcionan

Una válvula de retención, también llamada válvula unidireccional, es un dispositivo que permite que el flujo de fluidos se mueva sólo en una dirección. El objetivo principal de una válvula de retención es evitar el reflujo en el sistema. Las válvulas antirretorno son soluciones baratas, eficaces y fáciles para un problema potencial. El reflujo puede causar un problema si el flujo está contaminado y, por lo tanto, contamina el medio aguas arriba. Por ejemplo, una tubería de alcantarillado tendrá una válvula antirretorno para garantizar que los residuos puedan salir pero no volver a entrar en el sistema del que proceden. La figura 1 muestra un ejemplo de válvula de retención.

Existen varios tamaños, diseños y materiales para garantizar que haya una válvula de retención para cada aplicación. Se suelen utilizar válvulas antirretorno de dos vías. Las válvulas antirretorno con respiradero se utilizan como válvulas antirretorno de tres vías para proteger el suministro de agua entrante de la contaminación causada por el reflujo. El respiradero atmosférico permite evacuar el agua purgada a un desagüe existente. Una flecha en su capó indica el sentido de flujo de la válvula de retención.

Índice de contenidos

• ¿Cómo funciona una válvula de retención?
• Tipos de válvulas antirretorno
• Válvulas antirretorno dobles y válvulas antirretorno dobles
• Materiales de las válvulas de retención
• Criterios de selección
• Aplicaciones
• Símbolos de las válvulas de retención
• Preguntas frecuentes

¿Cómo funciona una válvula de retención?

Presión de rotura

Una válvula de retención requiere una presión mínima aguas arriba (diferencial de presión entre la entrada y la salida) para abrir la válvula y hacer pasar el medio a través de ella. Esta presión mínima aguas arriba a la que se abre la válvula se denomina "presión de rotura" de la válvula de retención. La presión de rotura específica varía en función del diseño y el tamaño de la válvula, por lo que hay que asegurarse de que la presión del sistema pueda generar la presión de rotura de la(s) válvula(s) de retención elegida(s).

Cerrar

Si la presión aguas arriba cae por debajo de la presión de rotura o hay contrapresión (flujo que intenta pasar de la salida a la entrada), la válvula de retención se cerrará. Normalmente, las válvulas de retención tienen una compuerta, una bola, un diafragma o un disco que se presiona contra una junta para cerrar la válvula de retención. La gravedad o el muelle pueden ayudar en el proceso de cierre. Cuando la presión de entrada disminuye por debajo de la presión de rotura o hay contrapresión, la válvula se cierra por gravedad, resorte y/o utilizando la contrapresión.

Orientación de la instalación

Como una válvula unidireccional sólo permite el flujo en una dirección, es crucial conocer laorientación correcta de la instalación. Normalmente, una flecha en la carcasa de la válvula indica el sentido del caudal. Si no hay ninguna flecha, examine la válvula para asegurarse de que está instalada en la dirección de flujo prevista. Si la válvula se instala al revés, el fluido no podrá circular por el sistema y la consiguiente acumulación de presión puede causar daños.

Válvulas antirretorno normalmente abiertas y normalmente cerradas

Una válvula de retención normalmente abierta permite que el medio fluya libremente, pero cierra el paso en caso de reflujo. Una válvula antirretorno normalmente cerrada impide el paso del fluido a través de ella hasta que se acumula la presión de rotura, momento en el que la válvula se abre.

Tipos de válvulas antirretorno

El funcionamiento de las válvulas antirretorno varía en función de su diseño. La válvula antirretorno más común es una válvula antirretorno en línea accionada por muelle; sin embargo, a continuación hablaremos de varios tipos.

Válvula de retención en línea accionada por resorte

Las válvulas antirretorno de muelle en línea son comunes, fáciles de entender y tienen un diseño sencillo. La figura 2 muestra una válvula de retención en línea accionada por resorte en posición abierta y cerrada. Las flechas indican la dirección del flujo. Cuando el flujo entra en el puerto de entrada de la válvula, debe tener suficiente presión (fuerza) para superar la presión de rotura y la fuerza del muelle. 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 muelle empujan el disco contra el orificio y cierran herméticamente la válvula. El muelle, junto con la corta distancia de recorrido del disco, permite un rápido tiempo de reacción para el cierre. Este diseño de válvula también evita los picos de presión en la línea, previniendo los golpes de ariete.

Los tipos comunes de válvulas antirretorno en línea accionadas por resorte también se denominan:

• válvulas de retención de boquillas
• válvulas de retención de asiento
• válvulas de retención axiales
• válvulas antirretorno de exceso de caudal
• válvulas antirretorno silenciosas o silenciosas
• válvulas de retención antigolpe de ariete

Pueden instalarse en orientación vertical u horizontal. Sin embargo, al estar en línea con el sistema, deben retirarse completamente de la línea para su inspección y/o mantenimiento. Una válvula de retención de doble plato tiene dos platos con resorte montados sobre un pasador central. Este diseño evita eficazmente los golpes de ariete.

Válvula de retención en Y accionada por resorte

Las válvulas de retención en Y accionadas por resorte funcionan de forma similar a las válvulas de retención en línea accionadas por resorte. La diferencia es que el muelle y el disco móvil están colocados en ángulo. Esto crea una forma de "y", de ahí el nombre de la válvula. Funciona igual que una válvula en línea, pero como los componentes móviles están en ángulo, pueden inspeccionarse y repararse mientras la válvula está conectada al sistema. Estas válvulas son más grandes y ocupan más espacio dentro del sistema.

Válvula de retención de bola

Una válvula de retención de bola utiliza una bola de flotación libre o de resorte que se apoya en el asiento de sellado para cerrar el orificio. El asiento de estanqueidad suele ser cónico para guiar la bola dentro del asiento y crear un sellado positivo, deteniendo así el flujo inverso. Cuando la presión del fluido en el lado de entrada supera la presión de rotura, la bola se desprende de su asiento, lo que permite el flujo. Cuando la presión de entrada no supera la presión umbral, o hay contrapresión, la bola se cerrará con la contrapresión o a través del muelle, cerrando efectivamente el orificio. Las válvulas antirretorno de bola de unión verdadera permiten extraer y sustituir las bolas con facilidad, lo que elimina la necesidad de comprar una válvula nueva. Lea nuestro artículo sobre válvulas antirretorno de bola para obtener más información.

Válvula de retención de diafragma

Las válvulas de retención de diafragma constan de un diafragma de goma que se flexiona al abrirse 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 flexiona y se abre, permitiendo un mayor caudal, como se ve en la figura 5 (centro). Si se produce contrapresión (o se trata de una válvula de retención de diafragma normalmente cerrada), el diafragma será forzado contra la abertura y la sellará para impedir cualquier reflujo, como se ve en la figura 5 (derecha). Las válvulas antirretorno de diafragma son ideales para aplicaciones de baja presión o vacío.

Válvula de retención elevadora

Una válvula de retención de elevación consiste en un disco guiado que se eleva (levanta) del asiento de la válvula para permitir el flujo del medio. Requiere una presión de agrietamiento para vencer la gravedad y/o la resistencia de los muelles. La guía mantiene el disco en línea vertical para volver a colocarlo con la alineación y el sellado correctos.

Lo más habitual es que las válvulas antirretorno de elevación obliguen al medio a realizar un giro de 90 grados, como se ve en la figura 6. Si no hay un muelle que ayude al cierre, es importante tener en cuenta la orientación del montaje para garantizar que el disco se cierre por gravedad.

Válvula de retención oscilante

Las válvulas antirretorno basculantes se denominan válvulas antirretorno de disco basculante o de clapeta. Tienen un disco sobre una bisagra (o muñón) que se abre con una presión de entrada. El disco se cierra al disminuir la presión de entrada o en caso de reflujo. Si no hay un muelle que ayude al cierre, es importante tener en cuenta la orientación del montaje para garantizar que el disco se cierre por 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 articuladas en un punto de giro central. La figura 7 muestra un ejemplo de válvula de retención oscilante. Lea nuestro artículo sobre válvulas antirretorno oscilantes para obtener más información.

Válvula de retención de cierre

Una válvula de retención de cierre suele ser una válvula de retención en Y accionada 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 evite el reflujo. Se puede utilizar un mecanismo externo para mantener la válvula en estado abierto o cerrado. Por lo tanto, una válvula de retención de cierre puede funcionar como dos válvulas en una: una válvula reguladora de caudal y una válvula antirretorno. Se utilizan habitualmente en centrales eléctricas, circulación de calderas, generadores de vapor, refrigeración de turbinas y sistemas de seguridad.

Válvulas de retención de mariposa o wafer

Los términos válvula antirretorno de mariposa y válvula antirretorno de oblea suelen utilizarse indistintamente. Constan de un disco tipo mariposa u oblea sobre una bisagra y un muelle. Los dos lados se abren cuando la presión de entrada supera la presión de rotura, como se ve en la figura 9. Cuando la presión de entrada disminuye, o hay reflujo, el muelle de la bisagra (o contrapresión) cerrará el disco, sellándolo eficazmente. Este tipo de válvula permite un flujo recto del medio con una obstrucción mínima. Las válvulas de retención oscilantes Wafer tienen un diseño elegante y pueden instalarse en espacios estrechos con bridas.

Válvula de retención de pico pato

Las válvulas de pico de pato permiten que el flujo pase por un tubo blando cuyo extremo tiene una forma natural aplanada, como se ve en la figura 10. 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 el paso del medio. Cuando se retira la presión del lado de entrada, el extremo del pico de pato vuelve a su estado aplanado, cortando el flujo.

Válvula de pie

Una válvula de pie es una válvula de retención combinada con un filtro en el lado de entrada. El filtro evita que entren en la válvula de retención residuos que podrían obstruir o dañar algo aguas abajo. Esta válvula se instala al final de un tramo de tubería, ya que su entrada no tiene punto de conexión. Los tipos comunes de válvula de retención incluidos en una válvula de pie son la asistida por muelle en línea o una válvula de retención de bola en línea. Suelen instalarse al final de la línea de aspiración de una bomba de un pozo de agua, un depósito de combustible o cualquier otra aplicación en la que la línea de aspiración esté situada por debajo de la bomba. Se pueden utilizar para mantener las bombas cebadas, evitar que el líquido se devuelva por sifón y mantener los residuos fuera de la línea. La figura 11 muestra un ejemplo de válvula de pie.

Válvula de retención de doble placa

Una válvula de retención de doble plato tiene dos platos con resorte montados sobre un pasador central. Este diseño evita eficazmente los golpes de ariete.

Válvulas antirretorno dobles y válvulas antirretorno dobles

Válvula de retención doble

Un conjunto de válvula de retención doble consta de dos válvulas de retención generales montadas en serie. Una válvula de doble retención tiene dos características:

• Si una válvula de retención se atasca y se abre, la otra asume la función necesaria.
• El cierre de una válvula de retención reduce el diferencial de presión a través de la otra válvula, lo que permite un sellado más hermético y evita incluso pequeñas fugas.

Un desconector con válvula de doble retención se utiliza para evitar la contrapresión y el sifonaje en aplicaciones como los aspersores contra incendios y el riego de césped. Una válvula antirretorno simple se utiliza habitualmente para la protección de fluidos de categoría 2 en los que puede haber cambios en la temperatura, el sabor o el olor del fluido. Una válvula de doble retención se utiliza habitualmente para la protección de fluidos de categoría 3, que implica sustancias de niveles tóxicos bajos (como los desinfectantes comunes).

Válvula de retención doble

Una válvula de retención antirretorno doble es similar a una válvula de retención doble. La configuración tiene dos válvulas antirretorno de resorte en serie y no suele incluir válvulas de cierre. Una válvula de retención doble es potente contra el contra-sifonaje y la contrapresión. Sin embargo, sólo está aprobado para conexiones residenciales.

Materiales de las válvulas de retención

Válvula de retención de latón

Las válvulas antirretorno de latón son excelentes para aplicaciones de aire, agua, aceite o combustible. Sin embargo, no son resistentes al agua de mar, al agua purificada ni al agua clorada. Son menos resistentes al calor y a la corrosión que el acero inoxidable y suelen utilizarse para aplicaciones con baja presión.

Válvula de retención de acero inoxidable

Las válvulas antirretorno de acero inoxidable tienen una resistencia superior a la corrosión, el calor y las bajas temperaturas, así como excelentes propiedades mecánicas. Para aplicaciones que no requieren una gran durabilidad o resistencia, el acero inoxidable no suele ser una solución rentable en comparación con las válvulas antirretorno de PVC o latón. Las válvulas antirretorno wafer de acero inoxidable suelen ser válvulas antirretorno de alta calidad utilizadas para aplicaciones de alta temperatura y alta presión.

Válvula de retención de PVC (cloruro de polivinilo)

Las válvulas antirretorno de plástico, como las de PVC o CPVC, se utilizan con frecuencia en sistemas de riego y gestión del agua. Son resistentes a la corrosión de la mayoría de los medios corrosivos, como el agua de mar, los ácidos, las bases, las soluciones de cloruro y los disolventes orgánicos. Sin embargo, no son inmunes a los hidrocarburos aromáticos y clorados y suelen tener una resistencia máxima a la temperatura de unos 60 °C.

Válvula de retención de polipropileno (PP)

Las válvulas de retención de polipropileno se utilizan para el agua, los medios agresivos y los productos alimentarios líquidos. Son resistentes a la mayoría de los medios corrosivos, como los ácidos inorgánicos, las bases y las soluciones acuosas que corroen rápidamente los metales. Sin embargo, no son resistentes a los ácidos concentrados ni a los agentes oxidantes y suelen tener una resistencia máxima a la temperatura de unos 80 °C.

Válvulas antirretorno de hierro fundido

Las válvulas antirretorno de hierro fundido suelen utilizarse como válvulas antirretorno para altas temperaturas. El hierro fundido es extremadamente resistente e inmune a las vibraciones. El material tiene una excelente resistencia al desgaste y tolerancia a la temperatura. Pero el hierro fundido no es dúctil por naturaleza. Por lo tanto, cualquier flexión puede hacer que el material de hierro fundido se agriete y quede inservible. El hierro fundido puede funcionar a temperaturas más altas que el PVC, pero se corroe con el tiempo. Estas válvulas encuentran aplicaciones en industrias azucareras, papeleras y sistemas de lubricación de aceite.

Criterios de selección

Las válvulas antirretorno deben tener en cuenta los siguientes criterios a la hora de seleccionar una para una aplicación:

1. Compatibilidad del material con el medio
2. Tamaño de la línea para los puntos de conexión
3. Requisitos de presión máxima y presión umbral
4. Orientación de la instalación: vertical u horizontal
5. Dimensiones de la cubierta
6. Necesidades de accesibilidad para inspecciones y reparaciones
7. Temperatura (externa y del medio)

Aplicaciones

Debido a su funcionamiento, las válvulas antirretorno se utilizan normalmente por uno de estos cuatro motivos en diversas aplicaciones:

• Para proteger los equipos aguas abajo de daños por reflujo
• Para evitar la contaminación debida al flujo inverso
• Para evitar el sifonaje
• Para mantener un sello al vacío

Debido a su función, se utilizan en casi todas las industrias. Se utilizan en electrodomésticos comunes, como lavavajillas, lavadoras y conductos de aguas residuales. Para fines industriales, se utilizan en calderas, hornos, sistemas de gas, aplicaciones de bombeo o sistemas de vacío. También se utilizan con frecuencia como válvulas de retención para acuarios en líneas de agua y CO2. Además, una válvula de retención en miniatura es una opción popular cuando el espacio es limitado, pero un funcionamiento fiable es esencial. Dos de las aplicaciones más comunes de las válvulas antirretorno son para agua y aire, que se analizan más a fondo a continuación.

Válvulas de retención para el agua

Una válvula de retención de agua se utiliza en numerosas aplicaciones de agua, como el agua potable y las aguas residuales. Estas válvulas se denominan simplemente válvulas de agua unidireccionales. Para aplicaciones de agua potable, garantizan que ningún medio del entorno (lado de salida de la válvula) pueda entrar en el sistema con el agua potable limpia y segura y contaminarla. Para aplicaciones de aguas residuales, garantizan que el agua residual no pueda volver a entrar en el sistema y provocar un desbordamiento o una contaminación adicional. Para aplicaciones de bombeo de agua, se suele utilizar 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 pueden utilizarse para las descargas en las líneas de agua. Las válvulas antirretorno de la bomba de sumidero garantizan que el agua descargada no vuelva a entrar en 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 e impide que salga. A menudo se denominan simplemente válvulas de aire unidireccionales. La aplicación más común es para un compresor de aire. Una válvula neumática de retención permite al compresor mantener ciertas partes presurizadas y otras despresurizadas. Pueden situarse en un depósito de aire, en una tubería de descarga o como válvula antirretorno de pistón en los lados de entrada y salida del compresor de pistón.

Símbolos de las válvulas de retención

Los símbolos P& ID de las válvulas de retención se muestran en las figuras 12-13.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una válvula antirretorno?

Una válvula antirretorno es una válvula unidireccional que deja pasar el fluido en una dirección pero impide cualquier flujo en la dirección opuesta.

¿Para qué sirve una válvula de retención?

El objetivo principal de una válvula de retención en un sistema es evitar el reflujo, que podría dañar el equipo o contaminar el medio aguas arriba.

¿Cuáles son los problemas habituales de las válvulas antirretorno?

Los problemas más comunes de las válvulas de retención son ruidos, golpes de ariete, vibraciones, flujo inverso, atascos, fugas y desgaste/daños de los componentes.

¿Una válvula de retención detendrá el golpe de ariete?

Una válvula de retención puede evitar los golpes de ariete si es de acción rápida, como una válvula de retención accionada por muelle. Así se evitan los golpes de ariete, que crean ondas de choque en todo el medio.