¿Qué es una válvula antirretorno de muelle?
Una válvula de retención de muelle es un tipo de válvula antirretorno se utilizan para impedir que el flujo de fluido invierta su dirección. Las válvulas antirretorno de muelle son unidireccionales y automáticas. Los fabricantes de válvulas antirretorno de muelle diseñan estas válvulas con un puerto de entrada y otro de salida. La válvula antirretorno de muelle también se conoce como válvula antirretorno de muelle o válvula unidireccional de muelle porque sólo puede permitir que el fluido fluya hacia delante y detiene cualquier fluido que intente fluir hacia atrás. Como su nombre indica, una válvula antirretorno de muelle utiliza un muelle para impedir el flujo inverso del fluido. El reflujo de fluido no es deseable porque puede contaminar el fluido aguas arriba o puede dañar equipos como las bombas. Las válvulas antirretorno de muelle son de distintos materiales y tamaños para su uso en diferentes aplicaciones industriales. Algunas de las válvulas de retención de muelle se utilizan en aplicaciones de alta presión y alta temperatura y están fabricadas con materiales metálicos como acero al carbono, acero inoxidable, hierro dúctil, hierro fundido, latón y bronce. Los fabricantes de válvulas antirretorno de muelle producen la válvula con una etiqueta que muestra la dirección del flujo del fluido. Esta flecha ayuda a instalar la válvula de retención de muelle en la dirección correcta, ya que de lo contrario el fluido no circulará por la válvula.
Figura: Válvula de retención de muelle.
¿Cómo funciona una válvula antirretorno de muelle?
Una válvula de retención de muelle funciona según el principio de la diferencia de presión entre los puertos de entrada y salida. Cuando la presión aguas arriba es igual a la presión de rotura, obliga al disco de la válvula a abrir la válvula de retención de muelle permitiendo que el fluido fluya a través de la válvula. El fluido sigue fluyendo hacia delante hasta un momento en que la presión aguas arriba se reduce hasta ser inferior a la presión de craqueo, forzando al fluido a invertir el flujo hacia el puerto de entrada. En este caso, el disco de la válvula vuelve a su posición de cierre inmediatamente antes de que el fluido comience a fluir hacia atrás. Esto se ve favorecido por la alta sensibilidad de la válvula de retención de muelle a los cambios de presión. El nivel de presión de rotura en una válvula antirretorno de muelle depende del tipo de válvula, las características del muelle, la construcción de la válvula y la orientación con respecto a la tubería. La presión de rotura se expresa en PSI, PSIG o bares.
Figura: Funcionamiento de una válvula antirretorno de muelle.
Tipos de válvulas antirretorno de muelle
Válvula de retención en línea accionada por resorte
Se trata de una válvula antirretorno de muelle en la que el muelle y el disco están dispuestos en línea. Las válvulas de retención en línea accionadas por muelle son fáciles de manejar y tienen un diseño sencillo. Los fabricantes de válvulas antirretorno de muelle diseñan estas válvulas de forma que cuando el fluido intenta entrar por el orificio de entrada de la válvula, tiene suficiente presión aguas arriba para superar la presión de rotura y la fuerza del muelle. Una vez que la presión aguas arriba supera la presión de rotura, el fluido fuerza al disco de la válvula a abrirse y, por tanto, el fluido fluye a través de la válvula. El fluido sigue fluyendo a través de la válvula hasta que la presión de entrada es inferior a la presión de rotura y el fluido intenta retroceder. En este momento, la presión de rotura y la fuerza del muelle mueven el disco en la dirección opuesta cerrando la válvula de retención de muelle. Las válvulas antirretorno en línea accionadas por muelle tienen un recorrido de muelle corto que mejora el tiempo de respuesta de la válvula al cerrarse o abrirse. Este tipo de válvula antirretorno de muelle puede instalarse horizontal o verticalmente.
Figura: Válvula de retención en línea accionada por muelle.
Válvula de retención con resorte en forma de Y
Se trata de una válvula de retención de muelle que funciona igual que la válvula de retención de muelle en línea. Los fabricantes de válvulas de retención por muelle producen esta válvula con el muelle y el disco orientados en un cierto ángulo, lo que hace que la válvula tenga forma de Y, de ahí el nombre de válvula de retención por muelle en forma de Y. Una ventaja de esta válvula es que no es necesario desmontarla de la tubería para limpiarla o repararla. Sin embargo, estas válvulas tienen un peso elevado y su instalación requiere mucho espacio en el sistema de tuberías.
Figura: Válvula de retención en forma de Y accionada por muelle.
Válvula de retención de muelle de bola
Se trata de una válvula de retención de muelle que utiliza una bola para cerrar y abrir el paso del fluido. La bola se coloca cerca del orificio de entrada. Se utiliza un asiento de sellado para guiar la bola y crear un cierre hermético. La válvula de retención de bola se abre cuando la presión de entrada es superior a la fuerza del muelle que sujeta la bola. Como tal, el fluido empieza a fluir a través de la válvula. El muelle obliga a la bola a cerrar el orificio de entrada para impedir que el flujo de fluido se invierta cuando se reduce la presión de entrada.
Figura: Válvula de retención de bola con muelle.
Válvula de retención de muelle elevador
Se trata de una válvula de retención de muelle en la que se utiliza un muelle para empujar el disco vertical u horizontalmente para abrir o cerrar el paso del fluido. Los fabricantes de válvulas de retención de muelle elevador recomiendan estas válvulas para su uso en líneas de vapor, gas, aire, agua y vapor. El fluido entra en la válvula por debajo del asiento de la válvula y levanta el disco del asiento para abrir el flujo de fluido. Cuando el fluido intenta invertir la dirección, el disco es forzado a volver a su posición por reflujo y/o por gravedad.
Figura: Válvula antirretorno de muelle elevador en estado abierto (lado izquierdo) y en estado cerrado (lado derecho).
Válvula antirretorno de muelle
Se trata de una válvula de retención de muelle cuyo objetivo es cerrar y abrir el flujo de fluido sin crear un exceso de presión o un efecto de cierre brusco. Algunas válvulas antirretorno de muelle cierran el disco de forma que se producen golpes de ariete. El golpe de ariete produce una onda de presión que resuena a través del sistema de tuberías y que reduce la eficacia del sistema. Válvula de retención antirretorno utiliza un muelle colocado contra la presión del caudal. Si la presión de flujo del fluido es muy alta, el muelle se comprime y hace retroceder el disco de la válvula de forma silenciosa y suave. El disco de la válvula retrocede hasta la superficie de asiento cuando el fluido empieza a ralentizarse o cuando el caudal se detiene antes de cambiar la dirección del flujo hacia el orificio de entrada.
Figura: Válvula antirretorno de muelle no-slam.
Válvula antirretorno silenciosa de flujo axial
Se trata de una válvula de retención de muelle en la que un muelle sujeta y centra el disco para favorecer un cierre y apertura inmediatos y un flujo de fluido más suave. El disco y el muelle están en el centro de la tubería y el fluido fluye alrededor del disco. Este tipo de válvula antirretorno de muelle es diferente de otras válvulas de muelle que tiran completamente del disco para dejar la tubería totalmente abierta. El diseño empleado por los fabricantes de válvulas antirretorno de muelle para fabricar esta válvula eleva su coste con respecto a otras válvulas antirretorno de muelle. A pesar de ser caras, estas válvulas tienen una vida útil más larga, por lo que pueden utilizarse durante más de tres años sin haber sido sustituidas. Los fabricantes de válvulas antirretorno de muelle diseñan estas válvulas de forma que cuando la presión aguas arriba empieza a disminuir lentamente, la válvula empieza a cerrarse lentamente hasta que la válvula se cierra por completo para garantizar que no se produzcan inversiones de flujo a través del puerto de entrada.
Figura: Válvula antirretorno silenciosa de flujo axial.
Factores a tener en cuenta al comprar o seleccionar una válvula antirretorno de muelle
Tipo de soporte
Las propiedades del medio que va a pasar a través de una válvula antirretorno de muelle determinarán el material utilizado para fabricar dicha válvula. Para medios corrosivos y agresivos, el material plástico es muy bueno, ya que es muy resistente a la corrosión. Si la válvula antirretorno de muelle se va a utilizar a altas temperaturas, una válvula antirretorno de muelle con asiento metálico es una buena opción, ya que soporta tanto altas temperaturas como altas presiones.
Condiciones de las solicitudes
La válvula antirretorno de muelle seleccionada debe ser capaz de soportar el caudal, la presión y la temperatura del fluido. Si la válvula no está correctamente dimensionada, causará problemas técnicos en el sistema de tuberías o en la propia válvula. Los fabricantes de válvulas de retención de muelle recomiendan al comprador que conozca el caudal, la presión y la temperatura a los que estará sometida la válvula para poder seleccionar fácilmente la válvula adecuada.
Requisitos de mantenimiento
En la medida de lo posible, la válvula seleccionada debe estar exenta de mantenimiento frecuente. Un mantenimiento frecuente acabará siendo muy costoso. Por ello, hay que tener en cuenta factores como el medio que se va a utilizar y saber si tiene lodos que puedan provocar el atasco de la válvula o el bloqueo del fluido.
Aplicaciones de la válvula de retención de muelle
- Se utiliza en bombas centrífugas para impedir el reflujo de fluidos y evitar daños en la bomba.
- Se utilizan en el suministro de agua dulce.
- Sistemas de refinado de petróleo y gas.
- Se utiliza en calderas para evitar el reflujo de vapor o agua.
- Industrias alimentarias y de bebidas.
- Centrales eléctricas de vapor.
- Producción de diversos productos químicos.
- Transporte de aguas residuales.
Ventajas de las válvulas antirretorno de muelle
- Caída de baja presión.
- Estas válvulas pueden mantener la presión de fluido necesaria.
- Puede utilizarse durante un largo periodo sin ser sustituido.
- Versátiles porque se utilizan en diferentes aplicaciones para abrir y cerrar el paso de fluidos.
- Estas válvulas tienen un alto rendimiento en relación con otras válvulas como válvula de globo y válvula de diafragma
- Las válvulas antirretorno de muelle son automáticas.
- No tienen fugas de fluidos.
- Puede instalarse en orientación vertical u horizontal, según sea necesario.
Desventajas de la válvula de retención de muelle
- Permiten el flujo de fluido en una sola dirección.
- No puede inspeccionarse mientras está en funcionamiento a menos que se detenga el flujo de fluido y luego se abra la válvula para su inspección.
- No es adecuado cuando el sistema tiene flujo de pulsación.
Solución de problemas de la válvula de retención de muelle
Fuga de la válvula de retención de muelle externo
- Pernos y tuercas o tornillos flojos. Apriete los pernos y tuercas o tornillos al par recomendado por el fabricante de la válvula de retención de muelle.
- Juntas tóricas desgastadas. Sustituya las juntas tóricas.
Fuga de fluido cuando la válvula está completamente cerrada
- Juntas tóricas dañadas o desgastadas. Sustituya las juntas tóricas.
- Materias extrañas alojadas en el interior del válvula de retención accionada por resorte. Desmonte la válvula siguiendo las instrucciones del fabricante de la válvula de retención de muelle y retire cualquier material extraño. Limpie la válvula después de retirar los materiales extraños.
La válvula de retención de muelle no funciona
- La válvula de retención de muelle se ha instalado en la dirección incorrecta. Cambie la instalación de la válvula y siga las instrucciones del fabricante de la válvula de retención del muelle durante la instalación.
- La tubería que alimenta la válvula está obstruida. Inspeccione la válvula en busca de cualquier obstrucción y retire el material de bloqueo.
- La presión aguas arriba es muy baja. Aumente la presión aguas arriba.
Resumen
Una válvula antirretorno de muelle es un tipo de válvula antirretorno cuya función es impedir que el fluido invierta el sentido del flujo. Son válvulas automáticas que permiten que el fluido fluya en una sola dirección. Cada vez que el fluido intenta invertir el sentido del flujo, la válvula de retención por muelle cierra el orificio de entrada. La válvula utiliza un muelle para apoyar el disco de la válvula para cerrar o abrir el flujo de fluido. Los fabricantes de válvulas de retención de muelle diseñan estas válvulas para que funcionen según el principio de la diferencia de presión. Cuando la presión aguas arriba es mayor que la presión aguas abajo, el fluido fuerza al disco a abrirse. La válvula empieza a cerrarse en cuanto la presión aguas arriba empieza a reducirse. Estas válvulas son válvulas sencillas que se han utilizado para resolver posibles problemas en diferentes industrias. Al impedir el retroceso del fluido, estas válvulas ayudan a prevenir la contaminación del fluido y los daños en equipos de tuberías como las bombas.
Existen varios tipos de válvulas antirretorno de muelle, como las válvulas antirretorno de muelle en línea, las válvulas antirretorno de muelle en Y, las válvulas antirretorno de muelle esférico, las válvulas antirretorno de muelle elevador, las válvulas antirretorno de muelle no-slam y las válvulas antirretorno silenciosas de flujo axial. Las aplicaciones de las válvulas antirretorno de muelle incluyen refinerías de petróleo y gas, suministro de agua dulce, alimentación y bebidas, productos químicos y plantas de generación de energía de vapor, entre otras. Las ventajas de utilizar válvulas antirretorno de muelle son baja caída de presión, alta eficacia, capacidad para mantener la presión, cero fugas de fluido, duraderas, versátiles, automáticas y pueden instalarse tanto vertical como horizontalmente.
