EspañolCómo elegir la válvula de retención adecuada para su sistema
Incluso con un conocimiento de los distintos tipos de válvulas de retención , aún puede ser un desafío seleccionar la más adecuada para una aplicación específica, ya que cada modelo está diseñado para satisfacer diferentes necesidades.
En este artículo se describen los tipos más comunes de válvulas de retención y se analizan los criterios de selección más habituales. Estos criterios pueden ayudar a limitar las opciones e identificar la mejor solución de válvula de retención para cumplir con los requisitos de una aplicación específica.
- Válvula de retención silenciosa
- Válvula de retención de bola
- Válvula de retención de disco doble
- Válvula de retención oscilante
- Válvula de retención de disco inclinado
Válvula de retención silenciosa
Las válvulas de retención silenciosas se utilizan comúnmente en edificios de gran altura y en aplicaciones con presión elevada debido a sus características de cierre silencioso. Consisten en un cuerpo de válvula roscado, tipo wafer o con brida, un asiento resistente a la corrosión y un disco con un vástago integrado.
Cuando el fluido comienza a fluir, el disco se empuja hacia la derecha, lo que permite el flujo hacia adelante. Cuando la bomba se detiene, un resorte comprimido dentro de la válvula la cierra antes de que el fluido pueda revertirse, lo que garantiza un cierre silencioso. Con un recorrido lineal corto de solo una cuarta parte del diámetro, la válvula de retención silenciosa puede cerrarse rápidamente en aproximadamente 0,1 segundos.
Sin embargo, como el disco está siempre en la trayectoria del flujo, las válvulas de retención silenciosas tienen una pérdida de carga relativamente alta y, por lo tanto, son adecuadas principalmente para aplicaciones de alta presión con agua limpia.
Válvula de retención de bola
Las válvulas de retención de bola presentan un diseño simple y compacto, lo que las convierte en una opción rentable para bombas de agua o sistemas de bombas de aguas residuales de tamaño pequeño a mediano.
Estas válvulas constan de un cuerpo roscado o con brida con un diseño interno que guía una bola revestida de caucho para que se mueva dentro y fuera del asiento en la dirección del flujo. Durante el funcionamiento, la bola gira, lo que proporciona un grado de capacidad de autolimpieza.
El puerto de mantenimiento de acceso superior de la válvula permite un fácil mantenimiento sin tener que quitar la válvula de la tubería. Las válvulas de retención de bola se pueden utilizar en sistemas de agua y aguas residuales, pero son propensas a golpes de ariete en aplicaciones de gran altura o sistemas de bombas paralelas debido a la mayor inercia de la bola y la mayor distancia de recorrido.
En sistemas de bomba única y baja presión, las válvulas de retención de bola generalmente funcionan bien y ofrecen baja pérdida de presión.
Válvula de retención de disco doble
Esta válvula presenta un diseño tipo oblea (instalada entre dos bridas de tubería) con un pasador de bisagra y dos discos opuestos en forma de D que giran alrededor del pasador.
Además, incluye un componente llamado pasador de tope, que centra y estabiliza los discos dentro de la trayectoria del flujo cuando la válvula está completamente abierta.
En aplicaciones prácticas, la válvula puede sufrir desgaste debido a la vibración, por lo que se deben agregar bolas estabilizadoras en los extremos del pasador de la bisagra para evitar la vibración. El asiento elástico generalmente se moldea directamente sobre el cuerpo de la válvula y el soporte que la sostiene.
Dado que el soporte está ubicado dentro de la trayectoria del flujo, se pueden acumular residuos, lo que hace que las válvulas de retención de doble placa no sean adecuadas para aguas residuales que contienen sólidos.
El paso de flujo de la válvula es de aproximadamente el 80% del diámetro de la tubería, por lo que se debe tener en cuenta la pérdida de carga. El cierre está asistido por resortes de torsión alrededor del pasador de la bisagra, que aplican fuerza a las partes posteriores de los discos, lo que proporciona una excelente resistencia al golpe de ariete.
Al igual que las válvulas de retención mencionadas anteriormente, este tipo no tiene indicadores de posición abierta/cerrada, pero gracias al mecanismo de resorte, brinda una protección superior contra el golpe de ariete.
Válvula de retención oscilante
Las válvulas de retención oscilantes han sido históricamente el tipo más común de válvula de retención utilizada en sistemas de bombeo de agua y aguas residuales.
El nombre "válvula de retención oscilante" proviene de su diseño, que generalmente consta de un cuerpo de válvula y un elemento de cierre (o disco) que gira alrededor de un pasador de bisagra. El ángulo de oscilación suele estar entre 60 y 90 grados.
Debido a la larga distancia de recorrido, combinada con la inercia del disco y la fricción en el empaque, este tipo de válvula puede experimentar problemas de golpe de ariete cuando se utiliza en sistemas de múltiples bombas o instalaciones de tuberías verticales.
Como resultado, estas válvulas suelen estar equipadas con varios accesorios, siendo los más comunes una palanca y un peso.
Aunque se cree comúnmente que el peso acelera el cierre de la válvula, su función principal es limitar el recorrido del disco, reduciendo así el golpe de ariete. Sin embargo, esto puede aumentar significativamente la pérdida de carga como contrapartida.
Válvula de retención de disco inclinado
Con un área de flujo que alcanza el 140% y un diseño de disco similar al de una válvula de mariposa, el fluido puede pasar por ambos lados del disco, lo que resulta en una pérdida de carga extremadamente baja.
La válvula de retención de disco basculante cuenta con un asiento de metal de bronce de aluminio duradero y ofrece amortiguadores de aceite opcionales montados en la parte superior o inferior. Estos amortiguadores brindan un control eficaz de la válvula y ayudan a gestionar las fluctuaciones de presión en sistemas de tuberías de longitud media.
Al igual que otras válvulas de retención oscilantes, la válvula de retención de disco basculante funciona de forma totalmente automática y no requiere energía externa ni señales eléctricas de los sistemas de control de bombas.
Además, esta válvula incluye un indicador de posición externo. Sin embargo, dado que el pasador de la bisagra se extiende hacia el interior del recorrido del flujo y puede acumular residuos, solo es adecuada para sistemas de agua limpia o de aguas residuales tratadas.
Criterios de selección e importancia de las válvulas de retención
Costos iniciales y costos de mantenimiento
El costo de compra de varias válvulas de retención se puede obtener fácilmente de distribuidores o fabricantes locales, y los precios varían significativamente según la funcionalidad y la calidad.
Sin embargo, es importante tener en cuenta que el costo de compra representa sólo una parte del costo inicial, ya que los costos de instalación y mantenimiento a veces pueden exceder el costo de compra.
Algunas válvulas de retención, como las válvulas tipo wafer, son muy compactas pero requieren una sección de tubería recta aguas arriba que sea de 3 a 5 veces el diámetro de la tubería.
Es posible que algunas válvulas no sean adecuadas para tuberías verticales, lo que hace necesario contar con tuberías horizontales adicionales para su instalación.
Además, algunos tipos de válvulas de retención, así como la mayoría de las válvulas de retención de gran tamaño, requieren algún tipo de soporte de peso.
En resumen, el costo inicial de una válvula de retención debe tener en cuenta factores como su longitud entre caras, la longitud de tubería requerida, los costos de instalación, los costos de mantenimiento y los gastos de las estructuras de soporte.
Características que no son de Slam
Desde el primer día de funcionamiento, los sistemas de bombeo suelen tener problemas debido al golpe de la válvula de retención y las fluctuaciones de presión que esto provoca en el sistema.
El cierre de la válvula de retención es un proceso de dos pasos:
- Después de que la bomba se detiene, el fluido fluye hacia atrás a través de la válvula de retención mientras la válvula aún no se ha cerrado completamente.
- El elemento de cierre corta repentinamente el flujo inverso.
Por lo tanto, es fundamental comprender las características de cierre dinámico de las distintas válvulas de retención automáticas. La mejor manera de evitar el golpe de cierre es asegurarse de que la válvula se cierre rápidamente. Entonces, ¿qué factores permiten que una válvula se cierre rápidamente?
1.Posición del elemento de cierre
Si el elemento de cierre (por ejemplo, un disco) permanece dentro de la trayectoria del flujo (como en las válvulas de retención silenciosas), el flujo inverso actúa inmediatamente sobre él, empujándolo para que se cierre rápidamente.
Si el elemento de cierre está fuera de la trayectoria del flujo (como en las válvulas de retención de bola), el flujo inverso tiene menos impacto directo, lo que resulta en un cierre más lento.
2. Longitud de la carrera de cierre
Cuanto menor sea el recorrido del elemento de cierre, más rápido será el cierre. Por ejemplo:
- Las válvulas de retención silenciosas y las válvulas de retención de boquilla tienen una carrera de cierre de aproximadamente un cuarto del diámetro de la tubería.
- Las válvulas de retención de bola tienen una carrera de cierre mucho más larga, igual al diámetro total de la tubería.
- En las válvulas de retención oscilantes, los diseños de bisagras resilientes se cierran en un ángulo de solo 35 grados, en comparación con los 60 a 90 grados de las válvulas de retención oscilantes tradicionales.
3.Peso del elemento de cierre
Los elementos de cierre más ligeros responden más rápidamente a los cambios en la dinámica de fluidos, mientras que los más pesados requieren mayor fuerza y tiempo para moverse.
4. Orientación de la instalación
El comportamiento anti-golpe de una válvula de retención puede verse afectado por su dirección de instalación. Independientemente del diseño, todas las válvulas de retención pueden instalarse en posiciones horizontales, incluso si la tubería está ligeramente inclinada.
Sin embargo, es necesario prestar especial atención a las instalaciones verticales:
En el flujo vertical ascendente, el flujo inverso puede exacerbar los problemas de golpe. Con el disco en un plano vertical y sin asistencia gravitacional para el cierre, el aumento de la inercia puede hacer que el disco se golpee con fuerza contra el asiento por el flujo inverso rápido, a pesar de que los mecanismos de palanca intentan equilibrar el disco.
Para aplicaciones de tuberías verticales, la mejor opción es una válvula con una carrera lineal corta o una con un asiento inclinado.
Pérdida de carga y costos de energía
La pérdida de carga se refiere a la energía que pierde un fluido a medida que fluye a través de tuberías, válvulas u otros accesorios debido a la fricción, la turbulencia y el impacto. Esta pérdida se expresa normalmente como una caída de presión, lo que genera un mayor consumo de energía. La pérdida de carga es un indicador clave del rendimiento de las válvulas de retención.
Cv: Coeficiente de flujo
En la actualidad, se utilizan ampliamente diversos coeficientes de caudal y fórmulas de pérdida de carga para evaluar el rendimiento de pérdida de carga de las válvulas. El coeficiente de caudal más común para las válvulas de agua es el coeficiente de caudal Cv. Cuanto mayor sea el valor Cv, más eficiente será la válvula.
Kv: Coeficiente de resistencia
Otro coeficiente de caudal utilizado para evaluar la pérdida de carga de la válvula es el coeficiente de resistencia Kv, que se aplica en fórmulas generales de caudal de válvulas y accesorios. Kv es un parámetro crítico que mide la resistencia generada cuando el fluido pasa a través de la válvula, lo que permite una evaluación más precisa del rendimiento de la válvula y la pérdida de carga del sistema.
Compatibilidad de fluidos
El tipo de medio de la tubería es un factor crítico a la hora de seleccionar una válvula de retención. Si bien todas las válvulas de retención del mercado pueden manejar agua limpia o aguas residuales tratadas, muchas válvulas se vuelven inadecuadas cuando el medio cambia de agua potable a agua cruda, aguas residuales, aguas residuales filtradas o aguas residuales sin tratar.
Al seleccionar una válvula de retención, se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:
- ¿Puede el asiento de la válvula mantener un sellado adecuado si hay sólidos suspendidos?
- ¿Hay componentes como ejes, vástagos, radios o discos en el recorrido del flujo? Estos componentes pueden obstruir el paso de sólidos en el medio.
- Geometría del cuerpo de la válvula: ¿Hay espacios o áreas donde podrían acumularse sólidos, lo que podría dificultar el funcionamiento normal de la válvula?
- Diseño del orificio: Cuanto mayor sea la concentración de sólidos suspendidos, más importante será un diseño de orificio completo para evitar bloqueos.
Si la válvula tiene un recorrido de flujo recto y uniforme, la probabilidad de obstrucción se reduce considerablemente. En función de estas consideraciones, los siguientes tipos de válvulas de retención no son adecuados para aguas residuales que contengan altas concentraciones de sólidos:
- Válvula de retención de boquilla
- Válvula de retención silenciosa
- Válvula de retención de disco doble
- Válvula de retención de disco inclinado
Comprender los criterios básicos de selección de válvulas de retención es esencial para elegir el tipo más adecuado para su sistema de fluidos. Esto desempeña un papel crucial en la mejora de la eficiencia de su sistema de fluidos.
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