Válvula de retención de alta presión

Una válvula de retención de alta presión es un tipo de válvula fabricada para soportar altas presiones superiores a 500 PSI y que impide el flujo inverso del fluido. El flujo de fluido inverso se produce cuando la bomba se apaga reduciendo la energía de presión de avance y lo que puede provocar que el fluido cambie la dirección del flujo de avance a retroceso. Este flujo de fluido inverso puede provocar daños como la contaminación del fluido aguas arriba o interferir en el funcionamiento de la caldera y la bomba. Las válvulas de retención de alta presión son muy resistentes para soportar los niveles de alta presión. Su gran resistencia garantiza que la válvula no pueda colapsarse ni experimentar fugas de fluido a través de los elementos conectados. Los fabricantes de válvulas de retención de alta presión utilizan materiales resistentes para fabricar la válvula, como acero inoxidable, hierro dúctil, acero al carbono y hierro fundido, entre otros. También se pueden utilizar otros materiales para fabricar piezas internas como asientos y anillos, como plásticos y caucho. El uso de estos materiales blandos (plástico y caucho) hace que la válvula de retención de alta presión sea adecuada para su uso a bajas temperaturas y alta presión. Esto se debe a que los materiales blandos tienen una baja resistencia a las altas temperaturas. Se recomienda utilizar la válvula de retención de alta presión en aplicaciones de alta temperatura si los componentes internos están hechos de metales que puedan soportar altas temperaturas sin provocar una reacción química. 

Figura: Válvula de retención de alta presión.

 

Componentes de una válvula de retención de alta presión 

Cuerpo 

El cuerpo es la parte principal de una válvula de retención de alta presión y se utiliza para sujetar los componentes interiores. El cuerpo es muy resistente, ya que está fabricado con metales fuertes como el acero inoxidable y el acero al carbono. La alta resistencia del metal hace que el cuerpo de la válvula sea fuerte y resistente a los daños por impacto que pueden deberse a la caída de objetos o a la caída de la válvula de retención de alta presión. El cuerpo contiene los puertos de entrada y salida de la válvula. 

Capó 

Es otra parte del cuerpo que se coloca en la parte superior de la válvula. Los fabricantes de válvulas de retención de alta presión diseñan el bonete y el cuerpo con el mismo material. Esto ayuda a mejorar la compatibilidad de ambos cuando se conectan y garantiza la misma resistencia y un cierre hermético ante cualquier fuga. El cuerpo y el bonete de las válvulas de retención de alta presión se conectan mediante distintos métodos: atornillado, sellado a presión y soldadura. Estos son los métodos que los fabricantes de válvulas de retención de alta presión recomiendan para las válvulas utilizadas para transmitir fluidos a muy alta presión. 

Disco 

Es el componente de una válvula de retención de alta presión que se encarga de abrir el flujo de fluido hacia delante y cerrar cualquier fluido que intente invertir su dirección. El disco está fabricado con diferentes materiales resistentes en función del ámbito de aplicación. 

Asiento 

Es una pieza interna de una válvula de retención de alta presión que se utiliza para proporcionar la superficie de asiento del disco cuando la válvula está cerrada. El asiento también evita cualquier fuga de fluido entre el cuerpo y el disco de la válvula. Los fabricantes de válvulas de retención de alta presión utilizan diversos materiales para fabricar el asiento. El material del asiento determina dónde es más adecuado utilizar la válvula. 

Junta 

Esta pieza se coloca entre las caras de contacto del cuerpo y el tubo y del cuerpo y el capó. Ayuda a evitar cualquier fuga de fluido garantizando un cierre hermético. 

Figura: Componentes de una válvula de retención de alta presión.

 

¿Cómo funciona una válvula antirretorno de alta presión? 

Una válvula de retención de alta presión está diseñada para funcionar según el principio de la diferencia de presión. Según este principio, el disco de la válvula permite el paso del fluido a través de la válvula cuando la presión aguas arriba es superior a la presión aguas abajo. Como tal, la energía de presión proporciona la energía mecánica utilizada para forzar el disco hacia arriba dejando un paso sin obstrucciones por donde fluye el fluido. Una vez que el disco abre el paso del caudal y la presión de aspiración se mantiene alta, el fluido sigue fluyendo a través de la válvula de retención de alta presión. Cuando la bomba se apaga o cuando la presión del fluido se reduce, el flujo de fluido intenta invertirse y el disco de la válvula vuelve a su posición de asiento donde impide el reflujo. 

Figura: Funcionamiento de una válvula de retención de alta presión.

 

Tipos de válvulas antirretorno de alta presión 

Válvula antirretorno oscilante de alta presión 

Se trata de una válvula de retención de alta presión que ofrece una baja resistencia al flujo de fluido cuando está totalmente abierta. Como su nombre indica, el disco de la válvula pivota para abrir y cerrar la válvula de forma similar a una trampilla. El disco pivota sobre una bisagra montada fuera del asiento de la válvula. Los fabricantes de válvulas de retención de alta presión utilizan una arandela de composición en el disco de la válvula para soportar la mayor parte del desgaste. La bisagra del pasador se afloja para ayudar al disco a cerrarse cuando el caudal de fluido se reduce a cero. Las válvulas antirretorno oscilantes de alta presión se montan en sentido horizontal, pero también pueden montarse en sentido vertical siempre que el disco no se cale al cerrar la válvula. Los fabricantes de válvulas antirretorno de alta presión recomiendan utilizar estas válvulas cuando el flujo de fluido inverso no es frecuente para evitar que la válvula castañetee. El diseño de esta válvula de retención de alta presión evita que los fluidos viscosos y la suciedad interfieran en la rotación del disco alrededor de la bisagra.

Figura: Válvula de retención oscilante de alta presión.

Válvula de retención de elevación de alta presión 

Se trata de una válvula de retención de alta presión en la que el fluido abre el disco de la válvula por la parte inferior. El principio de funcionamiento es tal que una presión de entrada superior a la presión de salida proporciona la fuerza que levanta el disco contra la gravedad o el muelle de la válvula y permite el paso del fluido. Cuando la presión del fluido se reduce, el disco de la válvula es forzado a volver a la posición de cierre por el muelle de la válvula, el reflujo y/o la gravedad. Los fabricantes de válvulas de retención de alta presión diseñan estas válvulas con la ventaja de que necesitan una elevación corta para conseguir la apertura total de la válvula. Además, los fabricantes de válvulas de retención de alta presión diseñan estas válvulas con una guía que ayuda al disco a moverse hacia abajo con precisión hasta la posición de asiento. El problema de esta guía es que tiende a atrapar la suciedad, lo que puede provocar que la válvula permanezca abierta cuando se reduce la presión del fluido. Los fluidos muy viscosos también pueden retener el disco en la trampa interfiriendo con el cierre de la válvula. Las válvulas antirretorno de elevación de alta presión tienen la ventaja de que no son propensas al golpeteo como las válvulas antirretorno de vaivén y es adecuada para su uso en aplicaciones en las que hay inversiones de fluido frecuentes o irregulares. 

Figura: Válvula de retención de elevación de alta presión.

Válvula de retención de cierre de alta presión 

Se trata de un tipo especial de válvula de retención de alta presión. Los fabricantes de válvulas de retención de alta presión producen esta válvula con un mecanismo de control que es un volante o actuador. Al igual que otras válvulas antirretorno de alta presión, esta válvula está pensada para impedir el flujo inverso del fluido. El mecanismo de control permite cerrar el paso del fluido a pesar del nivel de presión. Las válvulas antirretorno de cierre de alta presión son una ligera modificación de las válvulas de globo comunes diseñadas con un vástago fijado en el disco. Sin embargo, cuando se trata de válvulas antirretorno de cierre de alta presión, los fabricantes diseñan la cabeza del vástago flotando sobre el disco, es decir, no está fijada. Como el disco no está unido al vástago de la válvula, funciona por elevación haciendo que se mueva libremente hacia arriba y hacia abajo cuando se ajusta el vástago para abrir o cerrar el paso del fluido. Esto ayuda a controlar el flujo de fluido, pero si éste intenta fluir en sentido contrario, el disco reacciona rápidamente para bloquearlo. Además, utilizando el mecanismo de control, el vástago puede girarse para moverse hacia abajo y obligar al disco a cerrarse, impidiendo así el flujo de fluido hacia delante o hacia atrás, según sea necesario. 

Figura: Válvula de retención de cierre de alta presión.

Válvula de retención de alta presión accionada por muelle 

Se trata de una válvula de retención de alta presión que se cierra mediante el uso de un muelle. El muelle y el disco trabajan juntos, de forma que el muelle se comprime por la presión del fluido de succión, permitiendo que el disco se mueva hacia delante. Esto crea un espacio libre para que el fluido fluya a través de la válvula. Cuando la presión del fluido de succión se reduce, el muelle se libera de la compresión, lo que hace que retroceda y, de este modo, el disco se desplaza a su posición de cierre, donde impide el flujo inverso del fluido. Los fabricantes de válvulas de retención de alta presión cargadas por muelle pueden utilizar el muelle para diseñar una válvula en forma de Y, cargada en línea o cargada verticalmente. Una ventaja de las válvulas antirretorno de alta presión cargadas por muelle es que pueden instalarse en posición vertical u horizontal, ya que no dependen de la gravedad para cerrarse. 

Figura: Válvula de retención de alta presión accionada por muelle.

 

Aplicaciones de la válvula de retención de alta presión 

• Las válvulas antirretorno de alta presión se utilizan en aplicaciones mineras. 
• Se utilizan en aplicaciones de tratamiento de agua dulce y aguas residuales. 
• Se utilizan en aplicaciones alimentarias y de bebidas. 
• Se utilizan en aplicaciones de lucha contra incendios.
• Las válvulas antirretorno de alta presión se utilizan en centrales eléctricas de vapor. 
• Se utilizan en plantas de procesamiento químico. 
• Las válvulas antirretorno de alta presión se utilizan en las refinerías de petróleo y gas. 
• Se utilizan en el transporte de gas natural licuado y petróleo crudo. 

 

Ventajas de las válvulas antirretorno de alta presión 

• Pueden soportar altas presiones y temperaturas. 
• Están libres de flujo de fluido inverso. 
• No experimentan fugas gracias a las juntas estancas y a los materiales de alta resistencia utilizados. 
• Funcionan automáticamente. 
• Las válvulas antirretorno de alta presión tienen un alto rendimiento debido a la baja pérdida de presión. 
• Estas válvulas mantienen la presión de trabajo. 
• Las válvulas antirretorno de alta presión son versátiles, ya que pueden funcionar en diferentes aplicaciones. 
• Son fáciles de instalar y reparar. 
• Son duraderos, ya que pueden repararse en caso de avería. 
• Las válvulas antirretorno de alta presión funcionan muy rápido para abrirse o cerrarse. 

 

Desventajas de las válvulas antirretorno de alta presión 

• Las válvulas antirretorno de alta presión son pesadas en comparación con otras válvulas antirretorno. 
• Estas válvulas tienden a experimentar efectos de golpe de ariete. 
• No funcionan bien en flujo de fluido pulsante. 
• Son más caras que otras válvulas antirretorno. 

 

Resolución de problemas de las válvulas antirretorno de alta presión 

La válvula vibra/chirría

• Alta velocidad del fluido. Verifique que el nivel de velocidad del fluido es el indicado por el fabricante de la válvula de retención de alta presión. 

Fuga interna de fluido 

• Materias extrañas en la válvula. Abra la válvula y retire cualquier material extraño. 
• Juntas tóricas desgastadas. Sustituya las juntas tóricas. 
• Asiento dañado. Sustituya el asiento.

Fuga de fluido externo 

• Pernos y tuercas flojos. Apriete los pernos y las tuercas al par recomendado por el fabricante de la válvula de retención de alta presión. 
• Junta desgastada. Sustituya la junta. 

El fluido no pasa por la válvula de retención de alta presión 

• Instalación incorrecta. Instale la válvula de forma que el sentido de circulación del fluido coincida con la flecha de caudal indicada en la válvula. Siga cualquier otra instrucción de instalación indicada por el fabricante de la válvula de retención de alta presión en el manual de usuario.
• Obstrucción de la tubería. Compruebe si la tubería que alimenta el fluido a la válvula está obstruida y retire cualquier material que bloquee el flujo de fluido. 
• Válvula cerrada aguas abajo. Abrir la válvula aguas abajo para crear una diferencia de presión. 
• Caudal de aspiración bajo. Aumente la presión del caudal de aspiración hasta el valor de presión recomendado por el fabricante de la válvula de retención de alta presión. 

 

Resumen 

La válvula antirretorno de alta presión es una válvula resistente destinada a impedir el flujo inverso de fluidos y está diseñada para funcionar en aplicaciones de alta presión por encima de 500 PSI. Los fabricantes de válvulas de retención de alta presión diseñan este tipo de válvula para que funcione basándose en el principio de diferencia de presión, según el cual el disco de la válvula se abre cuando la presión de aspiración supera la presión de salida.

Este principio de funcionamiento hace que la válvula funcione automáticamente sin actuador ni volante, a excepción de las válvulas antirretorno de cierre de alta presión. La válvula de cierre tiene un volante que se utiliza para detener el flujo de fluido independientemente del nivel de presión. Los fabricantes de válvulas antirretorno de alta presión fabrican estas válvulas con materiales metálicos resistentes y disponen de bridas para su conexión a la tubería. Además, la válvula se puede conectar a la tubería mediante el método de soldadura.

Los distintos tipos de válvulas antirretorno de alta presión son la válvula antirretorno oscilante de alta presión, la válvula antirretorno de tope de alta presión, la válvula antirretorno elevadora de alta presión y la válvula antirretorno de alta presión accionada por resorte, entre otras. Las aplicaciones de las válvulas antirretorno de alta presión son el petróleo y el gas, el tratamiento de aguas residuales, los productos químicos, los alimentos y bebidas, la lucha contra incendios, la minería y las aplicaciones de energía de vapor, entre otras. Las ventajas de adquirir una válvula antirretorno de alta presión son su alta resistencia, funcionamiento automático, alta eficacia y cero fugas, capacidad para mantener la presión, ausencia de flujo inverso y funcionamiento rápido. Sin embargo, estas válvulas son pesadas en comparación con otras válvulas antirretorno y sólo permiten el flujo de fluido en una dirección.