Válvula de retención - Cómo funcionan

Una válvula de retención es un dispositivo que sólo permite el flujo en una dirección. Tienen dos puertos, uno de entrada y otro de salida. Dado que sólo permiten el flujo en una dirección, se denominan comúnmente "válvulas unidireccionales" o "válvulas antirretorno" El objetivo principal de una válvula de retención es evitar el reflujo en el sistema. La figura 1 muestra un ejemplo de válvula de retención.

Una válvula de retención depende de un diferencial de presión para funcionar. Requieren una presión mayor en el lado de entrada de la válvula que en el de salida para abrirla. Cuando la presión es mayor en el lado de salida (o la presión del lado de entrada no es lo suficientemente alta), la válvula se cerrará. Según el tipo de válvula, el mecanismo de cierre es diferente. A diferencia de otras válvulas, no necesitan una manivela, una palanca, un actuador o un ser humano para funcionar correctamente.

Suelen instalarse en aplicaciones en las que el reflujo causaría un problema. Sin embargo, como son válvulas sin retorno, son una solución barata, eficaz y fácil para resolver un posible problema. El reflujo puede causar un problema si está contaminado y, por lo tanto, contamina el medio aguas arriba. Por ejemplo, una línea de alcantarillado tendrá una válvula antirretorno para garantizar que los residuos puedan salir pero no volver a entrar en el sistema. También se utilizan si el reflujo va a causar daños en los equipos situados aguas arriba que sólo pueden permitir que los medios fluyan en una dirección. Por ejemplo, un filtro de ósmosis inversa sólo puede hacer pasar el agua en una dirección, por lo que se instala una válvula antirretorno aguas abajo para evitarlo. Hay varios tamaños, diseños y materiales para garantizar que haya una válvula de retención para cada aplicación.

Índice de Contenidos

• ¿Cómo funciona una válvula de retención?
• Tipos de válvulas de retención
• Materiales
• Criterios de selección
• Aplicaciones
• Preguntas frecuentes
• Información adicional

¿Cómo funciona una válvula de retención?

Presión umbral

Una válvula de retención requiere una presión mínima aguas arriba (diferencia de presión entre la entrada y la salida) para abrir la válvula y permitir el flujo a través de ella. Esta presión mínima aguas arriba a la que se produce la apertura de la válvula se denomina "presión umbral" de la válvula de retención. La presión umbral específica cambia en función del diseño y el tamaño de la válvula, por lo que debe asegurarse de que su sistema puede generar esta presión y de que es adecuado para la aplicación.

Cierre

Si la presión aguas arriba cae alguna vez por debajo de la presión umbral o hay una contrapresión (el flujo intenta pasar de la salida a la entrada), la válvula se cerrará. Dependiendo del diseño de la válvula de retención, el mecanismo de cierre puede cambiar. En resumen, la contrapresión empuja una compuerta, una bola, un diafragma o un disco contra el orificio y lo sella. Dependiendo del diseño, el proceso de cierre puede estar asistido por un muelle o por la gravedad.

Orientación de la instalación

Como una válvula antirretorno sólo funciona en una dirección, es crucial conocer la orientación correcta de la instalación. A menudo, hay una flecha en la carcasa de la válvula para señalar la dirección del flujo. De lo contrario, tendrá que examinar la válvula para asegurarse de que está instalada en la dirección de flujo prevista. Si está al revés, el flujo no podrá circular por el sistema y una acumulación de presión podría causar daños.

Tipos de válvulas de retención

Dependiendo del diseño de la válvula de retención, funcionarán de forma ligeramente diferente. La válvula de retención más común es una válvula de retención en línea accionada por resorte, sin embargo, a continuación hablaremos de varios tipos.

En línea con resorte

Las válvulas de retención con resorte en línea son comunes, fáciles de entender y tienen un diseño sencillo. La figura 1 muestra un ejemplo de válvula de retención en línea accionada por resorte y la figura 2 muestra los componentes principales con flechas que indican la dirección del flujo. Cuando el flujo entra en el puerto de entrada de la válvula, tiene que tener suficiente presión (fuerza) para superar la presión umbral y la fuerza del muelle. Una vez superado, 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 una contrapresión, entonces la contrapresión y el muelle empujan el disco contra el orificio y sellan 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 la válvula también previene los aumentos de presión en la línea y, por lo tanto, también evita que se produzca un golpe de ariete. Los tipos comunes de válvulas de retención en línea accionadas por resorte también se denominan "válvulas de retención de boquilla" o "válvulas de retención silenciosas" Pueden instalarse en orientación vertical u horizontal. Sin embargo, como están en línea con el sistema, tienen que ser retiradas completamente de la línea para ser inspeccionados y/o realizar el mantenimiento.

Con resorte en Y

Las válvulas de retención en Y accionadas por muelle funcionan de forma muy similar a las válvulas de retención en línea accionadas por muelle. 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 exactamente igual que una válvula en línea, pero como los componentes móviles están en ángulo, se puede inspeccionar y reparar mientras está conectada al sistema. Sin embargo, 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 sellado suele tener una forma cónica 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 umbral, la bola se desprende de su asiento y permite que se produzca 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.

Diafragma

Las válvulas de retención de diafragma consisten en un diafragma de goma que flecta al aumentar la presión de entrada. Normalmente, este tipo de válvulas tienen un diafragma autocentrante de flotación libre, lo que las hace normalmente abiertas (NO). Esto significa que no hay "presión umbral", sin embargo, pueden ser normalmente cerrados (NC) y entonces se requiere una presión de entrada para superar la elasticidad de los diafragmas. La figura 5 de la izquierda muestra una válvula de retención de diafragma normalmente abierta, ya que la presión de entrada es "mínima" y el medio sigue pasando. A medida que la presión de entrada aumenta, el diafragma se flexionará más permitiendo el paso del flujo, como se ve en la figura 5 en el centro. Si se produce una contrapresión (o se trata de una válvula de retención de diafragma normalmente cerrada), el diafragma será forzado contra la abertura y la sellará para evitar cualquier reflujo, como se ve en la figura 5 a la derecha. Debido a su naturaleza normalmente abierta, las válvulas de retención de diafragma son ideales para aplicaciones de baja presión o vacío.

Válvula de cierre vertical

Una válvula de cierre vertical consiste en un disco guiado que se eleva del asiento de la válvula para permitir el paso del flujo. Requiere una presión umbral para vencer la gravedad y/o un muelle y la guía mantiene el disco en una línea vertical, de modo que el disco puede volver a colocarse con la alineación y el sellado correctos. Lo más común es que las válvulas de retención de cierre vertical requieran que el medio haga un giro de 90 grados, como se ve en la figura 6, pero hay válvulas que están en línea o en ángulo. Cuando la presión de entrada disminuye por debajo de la presión umbral o hay una contrapresión, la válvula se cerrará por gravedad, por muelle y/o utilizando la contrapresión. Si no hay un muelle que ayude al cierre, es importante la orientación del montaje con respecto a la gravedad para asegurar que el disco se cierre con la gravedad.

Válvula de retención de clapeta oscilante

Las válvulas de retención de clapeta oscilantes también se denominan comúnmente válvulas de retención de "disco basculante". Consisten en un disco que está sobre una bisagra que se abre con una presión de entrada. Cuando la presión de entrada disminuye o hay un reflujo, el disco se cierra. Si no hay un muelle que ayude al cierre, es importante la orientación del montaje con respecto a la gravedad para asegurar que el disco se cierre con la gravedad. La figura 7 muestra un ejemplo de válvula de retención oscilante.

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 cierre vertical, pero tiene una función de anulación manual. Esto les permite funcionar como una válvula de retención normal y evitar el reflujo, sin embargo, hay un mecanismo externo que se puede utilizar para anularlo y mantener la válvula en un estado abierto o cerrado. Por lo tanto, esta válvula puede funcionar como dos válvulas en una. Se utilizan habitualmente en centrales eléctricas, circulación de calderas, generadores de vapor, refrigeración de turbinas, sistemas de seguridad.

Válvula de retención de Mariposa/Oblea

Las válvulas de retención de mariposa y las válvulas de retención de oblea pueden utilizarse indistintamente. Constan de un disco tipo mariposa, u oblea, que está sobre una bisagra y un muelle. Cuando la presión de entrada supera la presión umbral, los dos lados se abren, como se ve en la figura 9. Cuando la presión de entrada disminuye o hay un reflujo, el resorte de la bisagra (o la contrapresión) cerrará el disco sellándolo efectivamente. Este tipo de válvula permite un flujo recto con una obstrucción mínima.

Válvula de retención 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 del tipo de válvula de retención. El flujo abre el extremo aplanado del pico de pato, permitiendo el paso del fluido como se ve en la figura 11 a la izquierda. Cuando se elimina la presión del lado de entrada, el extremo del pico de pato vuelve a su estado aplanado, cortando así el flujo, como se ve en la figura 11 a la derecha.

Válvula de pie

Una válvula de pie es simplemente un tipo de válvula de retención en combinación con un colador en el lado de entrada que se instala al final de una sección de tubería/manguera ya que su entrada no tiene un punto de conexión. Los tipos de válvulas de retención más comunes que se incluyen en una válvula de pie son las asistidas por muelle en línea o las de bola en línea, por lo que sólo permiten el flujo en una dirección y están asistidas en el cierre con un muelle. Tienen un filtro en el lado de la entrada para evitar que entren residuos en la válvula de retención que puedan obstruir o dañar algo aguas abajo. 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. Por lo tanto, pueden utilizarse para mantener las bombas cebadas, evitar que el líquido se desvíe y mantener los residuos fuera de la línea. La figura 12 muestra un ejemplo de válvula de pie.

Materiales

Latón

Las válvulas de retención de latón tienen excelentes propiedades para aplicaciones que utilizan aire, agua, aceite o combustibles. Sin embargo, no es resistente al agua de mar, al agua purificada ni al agua clorada. Son menos resistentes al calor y a la corrosión en comparación con el acero inoxidable y suelen utilizarse para aplicaciones más pequeñas con baja presión.

Acero inoxidable

Las válvulas antirretorno de acero inoxidable tienen una resistencia superior a la corrosión, al calor, a las bajas temperaturas y 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 de retención de PVC o latón.

PVC (cloruro de polivinilo)

Las válvulas de retención de PVC 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 el agua de mar, los ácidos, las bases, las soluciones de cloruro y los disolventes orgánicos. Sin embargo, no son resistentes a los hidrocarburos aromáticos y clorados y suelen tener una temperatura máxima de unos 60°C.

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 y a los agentes oxidantes y suelen tener una temperatura máxima de unos 80°C.

Criterios de selección

Las válvulas de retención tienen los siguientes criterios a tener en cuenta a la hora de seleccionar una para su 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 al funcionamiento de las válvulas de retención, normalmente se utilizan por una de las cuatro razones diferentes en una variedad de 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 aparatos domésticos 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 en las líneas de agua y CO2 como válvulas de retención del acuario. Dos de las aplicaciones más comunes de las válvulas de retención son para el agua y el aire, por lo que se analizan con mayor profundidad a continuación.

Válvulas de retención para el agua

Las válvulas de retención se utilizan en numerosas aplicaciones de agua, como las de agua potable y aguas residuales, y se denominan simplemente válvulas de agua de una vía. 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 contaminarla. Para las aplicaciones de aguas residuales, garantizan que las aguas residuales no puedan volver a entrar en el sistema y causar un desbordamiento o una contaminación adicional. Para las aplicaciones de bombeo de agua, a menudo se utiliza 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 de retención de la bomba de sumidero garantizan que el agua descargada no vuelva a entrar en la bomba de sumidero con la gravedad cuando la bomba está apagada.

Válvula de retención neumática

Una válvula de retención neumática, o válvula de retención de aire, permite la entrada de aire e impide su salida. A menudo se denominan simplemente válvulas de aire de una vía. La aplicación más común es para un compresor de aire. Permiten que el compresor mantenga ciertas partes presurizadas y otras despresurizadas. Pueden situarse en un compresor de pistón (entrada y salida), en un depósito de aire, en una tubería de descarga, etc.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el símbolo de la válvula de retención?

El símbolo de la válvula de retención puede verse en la figura 13. Apunta en la orientación que permite el flujo con una línea perpendicular que muestra que no permite el reflujo.

¿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 más comunes de las válvulas de retención?

Los problemas más comunes de las válvulas de retención son: ruido, golpes de ariete, vibraciones, flujo inverso, atascos, fugas y desgaste/daño de los componentes. Para evitar problemas, es crucial que la válvula de retención se especifique correctamente para la aplicación y el medio. Los dos problemas más comunes debidos a una especificación inadecuada son el flujo inverso y el golpe de ariete. Para ambas cuestiones, se debe utilizar una válvula de retención de cierre rápido. Puede producirse un flujo inverso si la válvula de retención no se cierra con la suficiente rapidez y puede producirse un golpe de ariete si se producen picos de presión que provoquen ondas de choque dentro del medio.

¿Una válvula de retención detendrá el golpe de ariete?

Una válvula de retención puede evitar un golpe de ariete si es de acción rápida. Así se evitan los picos de presión, que crean ondas de choque en todo el medio. Estas ondas de choque pueden dañar los equipos, los soportes de las tuberías e incluso romperlas debido a la vibración.

¿Qué orientación debe tener una válvula de retención?

Las válvulas de retención deben instalarse de acuerdo con su entrada y salida, lo que a menudo se muestra como una flecha en la carcasa de la válvula. Como sólo permiten el flujo en una dirección, si se instalan al revés, no funcionarán correctamente. En términos de horizontal o vertical, depende de su tipo de diseño de válvula. Si tiene un muelle, cualquier orientación está bien. Si no hay muelle, la gravedad puede afectar al funcionamiento de la válvula de retención, por lo que asegurarse de conocer los componentes internos le permitirá instalarla correctamente de forma horizontal o vertical.

¿Por qué no funciona mi válvula de retención?

Cuando una válvula de retención no funciona, permite el reflujo. Las tres razones posibles para ello son: atasco, fuga o cierre lento. Si no hay un filtro en la línea, la suciedad o los residuos pueden quedar atrapados entre el disco y el cuerpo manteniéndolo abierto. Debido al desgaste o a la corrosión del material, el disco o el asiento pueden dañarse o romperse, impidiendo un sellado adecuado y permitiendo el reflujo. Si la válvula se cierra con demasiada lentitud, puede entrar un mínimo de reflujo antes de que se produzca un sellado adecuado. Asegúrese de que la gravedad está ayudando al diseño, y/o su resorte es lo suficientemente rápido para cerrar la válvula rápidamente.