Válvula de pie de pozo

Una válvula de pie de pozo es un componente clave en cualquier sistema de bombeo de pozos porque ayuda a evitar daños en la bomba y la mantiene cebada. Una bomba sin cebar puede recalentarse rápidamente y romperse. Instalada en la entrada de la tubería de aspiración, la válvula de pie impide que el agua vuelva al pozo, manteniendo así la bomba cebada. Este artículo analiza el principio de funcionamiento, el diseño y la instalación de válvulas de pie de pozo.

Índice de contenidos

• Principio de funcionamiento de la válvula de pie de pozo
• Diseño de la válvula de pie de pozo
• Sistemas de flujo con válvula de pie de pozo
• Materiales
• Instalación de la válvula de pie de pozo
• Problemas con la válvula de pie de pozo
• Mantenimiento de la válvula de pie de pozo
• Aplicaciones de válvulas de pie de pozo
• Ventajas de la válvula de pie de pozo
• Preguntas frecuentes

Principio de funcionamiento de la válvula de pie de pozo

Una válvula de pie funciona de forma similar a una válvula de retención: permite que los medios fluyan en una sola dirección cerrándose si se produce reflujo. Cuando la bomba del pozo se pone en marcha, el agua de la tubería de aspiración se desplaza hacia la bomba, creando un vacío a la salida de la válvula de pie. El vacío crea una succión, extrayendo agua del pozo, a través de la válvula, y hacia la bomba. Cuando la bomba se apaga, el agua de la tubería de aspiración invierte su dirección y comienza a caer hacia la válvula de pie. La presión del reflujo cierra la válvula de pie e impide que la columna de agua vuelva a entrar en el pozo.

La característica clave de una válvula de pie de pozo es el filtro instalado en su orificio de entrada. Este colador evita que entren residuos grandes en la válvula y la atasquen o la dañen.

La figura 2 ilustra un sistema generalizado de bombeo de pozos. Tenga en cuenta que las válvulas antirretorno (Figura 2 etiquetada B) son innecesarias para sistemas de menos de 8 metros de profundidad. Los sistemas de pozos más profundos utilizan válvulas antirretorno para aliviar la presión en la válvula de pie cuando la bomba no está en funcionamiento.

Diseño de la válvula de pie de pozo

Existen cinco tipos de válvulas de pie: de bola (con o sin muelle), de clapeta, de membrana y de muelle.

• Tipo bola con muelle: Una bola esférica se mantiene en el asiento de la válvula mediante un muelle cuando la válvula está cerrada. Este tipo de válvula de pie es óptimo para medios viscosos y aguas residuales.
• Tipo bola sin muelle: Como se ve en la figura 2, una bola descansa sobre un asiento de junta tórica (figura 2 etiquetada A). El flujo a través de la válvula (figura 2, letra B) empuja la bola fuera del asiento y hacia una cámara lateral (figura 2, letra C). Cuando se reduce el caudal, la bola vuelve a caer hacia el asiento. Esta válvula es adecuada para aplicaciones de baja presión.

• Tipo aleta: Sobre el asiento de la válvula descansa un disco plano articulado. Cuando la bomba se pone en marcha, y la presión en la línea de aspiración se reduce, el flujo a través de la válvula empuja el disco para abrirlo. Cuando la bomba se apaga, el reflujo cierra la válvula. El correcto funcionamiento de esta válvula depende de la gravedad, por lo que su instalación no es posible en cualquier orientación.
• Tipo de membrana: Como se ve en la figura 3, una membrana de goma se asienta en el interior del filtro de la válvula, impidiendo la entrada de agua. Cuando la bomba funciona y se produce la succión, la membrana se desplaza, permitiendo que el líquido fluya a través de la válvula. Cuando cesa la succión, la membrana recupera su posición original, cerrando la válvula.

• Tipo de muelle: Este tipo de válvula de pie tiene un muelle y un obturador. Cuando la válvula está cerrada, el muelle mantiene el obturador contra el asiento de la válvula. La instalación es posible en cualquier orientación.

Colador

Una válvula de pie tiene un colador, también llamado filtro o malla, instalado en su lado de entrada. El filtro impide que los residuos grandes del pozo entren en la válvula y la obstruyan. Dependiendo de los posibles residuos que haya en el pozo, el material del filtro y el tamaño de la abertura se pueden especificar según la aplicación para garantizar un filtrado adecuado.

Tipos de conexión

Hay dos tipos de conexión habituales en las válvulas de pie: roscada y embridada.

• Roscado: Una diferencia significativa entre las válvulas de pie y las válvulas antirretorno es que las válvulas de pie sólo tienen rosca en el lado de salida. El lado de entrada tiene una rejilla. Existen tres tipos de rosca. Obtenga más información sobre cada tipo leyendo nuestro artículo sobre diseño de roscas.
• Mujer: Roscado en el interior para conectar con tuberías que tienen roscado en el exterior.
• Hombre: Roscado por fuera para conectar con tuberías que tengan roscado por dentro.
• Dual: Roscado interior y exterior para conectar con cualquier tipo de roscado de tubería.
• Con bridas: Las conexiones embridadas son más adecuadas para aplicaciones industriales de alta presión. Dos clases comunes para las válvulas de pie son ANSI 125 y 150.
• ANSI 125: Bridas de hierro fundido para 125 psi a 353 °F (8,6 bar a 178 °C).
• ANSI 150: Bridas de hierro dúctil, acero o acero inoxidable con una presión nominal aproximada de 150 psi a 600 °F (10,3 bar a 315 °C).

Sistemas de flujo con válvula de pie de pozo

Las válvulas de pie tienen tres sistemas de flujo, cada uno con su propia aplicabilidad a los requisitos específicos de la aplicación.

Válvulas de pie del sistema Microflow

Las válvulas de pie del sistema Microflow se utilizan en micropozos con tecnología de empuje directo (un procedimiento de investigación del subsuelo). Estas válvulas suelen ser de acero inoxidable y están formadas por tubos de FEP (Florotherm) o HDPE (polietileno de alta densidad).

Válvulas de pie para sistemas de alto caudal

Las válvulas de pie para sistemas de alto caudal están diseñadas para soportar elevados caudales de bombeo y pozos profundos. Estas válvulas suelen utilizarse en pozos de 2 pulgadas de diámetro o más.

Válvulas de pie para sistemas de bajo caudal

Las válvulas de pie del sistema de bajo caudal se utilizan en piezómetros de pequeño diámetro que elevan hasta 100 pies de agua.

Materiales

Una válvula de pie permanece sumergida en el agua durante toda su vida útil. Por tanto, el material elegido debe ser resistente al óxido y la corrosión. Los materiales más comunes para las válvulas de pie son el hierro fundido de alta resistencia, el acero inoxidable, el bronce y el PVC.

Los materiales metálicos son más adecuados para aplicaciones de alta presión. El PVC, sin embargo, tiene presiones internas de hasta 84 bar. El PVC también es anticorrosivo, por lo que si la presión del sistema de una aplicación está dentro de la presión nominal de la válvula de pie de PVC, es preferible utilizar PVC.

Instalación de la válvula de pie de pozo

Las válvulas de pie son adecuadas para pozos superficiales y profundos, tanto si se utiliza una bomba de chorro de una o dos líneas (figura 2). Además, las bombas sumergibles utilizan válvulas antirretorno.

Antes de instalar una válvula de pie de pozo:

• Asegúrese de que la válvula de pie es del tamaño correcto para las condiciones de caudal, no para el tamaño de la tubería. Normalmente, las válvulas de pie funcionan mejor con caudales inferiores a 1,5 metros por segundo. Las velocidades mayores pueden provocar la cavitación de la válvula de pie y su fallo prematuro.
• Tenga en cuenta la presión de todo el sistema, no sólo el ajuste de presión de la bomba.
• Limpiar los sedimentos acumulados. Disparar agua a alta presión en el fondo del pozo para empujar los sedimentos hacia arriba y fuera del pozo. Espera a que el agua que sale del pozo sea transparente.
• Asegúrese de que la parte interior de la válvula de pie esté libre de objetos extraños como virutas de metal, escoria de soldadura y cascarilla de tubería. Estos pueden impedir el movimiento del disco y dañar el disco o el asiento.

Durante la instalación de la válvula de pie de pozo:

• Asegúrese de que la flecha de la válvula esté orientada hacia el flujo de agua (hacia arriba).
• Instale la válvula de pie en posición vertical.
• Para pozos poco profundos, la válvula de pie debe estar como máximo a 7,6 metros (25 pies verticales) por debajo de la entrada de la bomba.
• Para pozos profundos que utilizan una bomba sumergible, asegúrese de instalar válvulas de retención para aliviar la tensión en la válvula de pie. La primera válvula de retención debe estar aproximadamente a 6 metros de la bomba. Después, instale una válvula de retención cada 60 metros de tubería.
• Asegúrese de que el filtro no se encuentra en el fondo del pozo, sino entre 3 y 6 metros por debajo del nivel mínimo de bombeo (el nivel al que baja el agua mientras la bomba está en funcionamiento).

Problemas con la válvula de pie de pozo

La pérdida de presión del agua de una bomba no significa necesariamente que haya un problema con la válvula de pie. También es posible que haya daños en la tubería entre la válvula y la bomba que también está dejando entrar aire en la succión. Sin embargo, dado que todos los componentes son subterráneos, para solucionar estos problemas habrá que levantar las tuberías y la válvula de pie.

Las válvulas de pie tienen tres problemas comunes: el estiramiento del alambre, el aleteo del disco y la acumulación de sedimentos en la rejilla. Los dos primeros problemas requieren la reparación de la válvula de pie, pero el tercero puede solucionarse sin necesidad de desmontar las tuberías. Por lo tanto, intentar resolver el problema de la acumulación de sedimentos puede ser el mejor primer paso a dar.

Trefilado

El trefilado se produce cuando el agua o los sedimentos a alta velocidad pasan por el asiento de goma de una válvula. Con el tiempo, una ranura se talla en el asiento. Cuando la válvula se cierra, la ranura permanece, y pequeños caudales escapan de la válvula, causando fluencia de presión (aumento de la presión de salida). Alivie el aumento de presión abriendo un grifo conectado al pozo. Sin embargo, pueden producirse problemas más importantes en los sistemas que no funcionan a menudo. Para evitar el trefilado:

• Utilice un asiento de acero inoxidable.
• Elija la válvula de pie más pequeña posible para manejar el flujo de medios a través del sistema. Las válvulas más pequeñas se abren más ampliamente, manteniendo los sedimentos alejados del asiento y reduciendo la velocidad del flujo a través de la válvula.

Aleteo de disco

El aleteo de disco se produce cuando una válvula de pie se utiliza a una pequeña parte de su capacidad total, lo que provoca un desgaste excesivo con el paso del tiempo. Este problema también se puede mitigar seleccionando cuidadosamente la válvula más pequeña posible para manejar el caudal del medio.

Acumulación de sedimentos en la pantalla

El bombeo del pozo es un método estándar para evitar la acumulación excesiva de sedimentos en el filtro de la válvula de pie. Utilizar un bloque de sobretensión o un achicador son dos medidas preventivas a tomar.

• Bloqueo de sobretensión: Un bloque de sobretensión encaja como un manguito sobre la válvula de pie y tiene forma de rosquilla. El bloque de compensación reduce la distancia entre la válvula y el revestimiento del pozo. A continuación, la tubería del pozo puede moverse varias veces hacia arriba y hacia abajo como un émbolo. Las brazadas hacia abajo son más fáciles de realizar porque parte del agua va a parar a la tubería. Con el tiempo, esta acción puede desprender parte o la totalidad de los sedimentos de la pantalla.
• Bailer: Un achicador es una válvula de retención que se sumerge en un pozo para recoger agua y sedimentos, y luego se vuelve a subir para vaciarlo. Este proceso requiere mucho tiempo para desarrollar el pozo, pero al final eliminará muchos sedimentos del lugar donde estará la válvula de pie.
• Aire comprimido: Un tercer método es posible cuando la válvula de pie ya está en el pozo. Se bombea aire comprimido al pozo para elevar el nivel del agua. Cuando el nivel del agua alcanza la parte superior del revestimiento del pozo, el aire se apaga para permitir que el nivel del agua descienda rápidamente. Esta acción puede desprender algunos sedimentos de la válvula de pie, pero no es tan fiable como el uso de un bloque de compensación.

Mantenimiento de la válvula de pie de pozo

Después de sacar una válvula de pie de un pozo, aproveche para desmontarla y determinar si hay algo dentro de la válvula que se pueda reparar. Sin embargo, antes de desmontar la válvula, determine si el fabricante anulará o no la garantía de la válvula si se desmonta.

Desmontar una válvula de pie es un proceso sencillo. En primer lugar, retire la pantalla y el asiento y, a continuación, extraiga el disco. Una vez extraído el disco:

1. Examine el interior de la válvula para comprobar su limpieza.
2. Elimine la acumulación de cal en el vástago y la guía del vástago con vinagre blanco.
3. Asegúrese de que no hay desgaste elíptico en el vástago o las guías. Si lo hay, sustituya uno o ambos.
4. Asegúrese de que el paso del flujo esté libre y despejado.

Aplicaciones de válvulas de pie de pozo

Además de para pozos de agua, las válvulas de pie son adecuadas para lagos, ríos, estanques y otras masas de agua. Sin embargo, en aplicaciones sin pozo, construya un soporte de válvula de modo que la válvula de pie no descanse sobre el fondo. Las bombas de sumidero industriales, las bombas de aspiración de ríos y lagos y los conductos de frenos neumáticos de camiones comerciales también utilizan válvulas de pie.

Ventajas de la válvula de pie de pozo

Hay quien sostiene que una válvula de pie es innecesaria en pozos poco profundos (menos de 4 metros). Las bombas no cebadas pueden crear una succión y extraer aproximadamente 2-4 metros de agua del pozo. Esto puede hacer que entre agua en la bomba antes de 45 segundos, que es el tiempo que la mayoría de las bombas pueden funcionar en seco sin causar daños.

Las válvulas de pie no pueden proteger completamente una bomba contra daños porque no son el único componente del sistema que puede fallar. Sin embargo, las válvulas de pie de pozo son fáciles de instalar y añaden una capa adicional de protección contra la entrada de aire en las tuberías, que puede provocar cavitación.

Preguntas frecuentes

¿Necesita una válvula de pie para un pozo?

Los pozos de más de 4 metros de profundidad requieren una válvula de pie para mantener la bomba cebada. Hacer funcionar una bomba en seco puede dañarla rápidamente. Las válvulas de pie también se recomiendan para pozos poco profundos.

¿Cómo se comprueba si una válvula de pie funciona?

Es difícil saber si una válvula de pie funciona porque no se puede ver sin sacarla. Sin embargo, si la bomba del pozo no se mantiene cebada, es probable que haya un problema con las tuberías o con la válvula de pie, y ambos deben ser revisados.

¿Cuál es la diferencia entre una válvula de pie y una válvula antirretorno?

Una válvula de retención está roscada por ambos lados y una válvula de pie está roscada por un lado, con una rejilla por el otro.