¿Qué es una válvula de retención de muelle?
Una válvula de retención de muelle es un tipo de válvula de retención que se utiliza para evitar que el flujo de fluido invierta su dirección. Las válvulas de retención de muelle tienen un sentido de flujo unidireccional y son automáticas. Los fabricantes de válvulas de retención 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 diferentes materiales y de varios tamaños para su uso en distintas aplicaciones industriales. Algunas de las válvulas de retención de muelle se utilizan en aplicaciones de alta presión y alta temperatura y están hechas de materiales metálicos como acero al carbono, acero inoxidable, hierro dúctil, hierro fundido, latón y bronce. Los fabricantes de válvulas de retención por 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, de lo contrario el fluido no fluirá a través de la válvula.
Figura: Válvula de retención de muelle.
¿Cómo funciona una válvula de retención 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 que la presión aguas arriba se reduce hasta ser inferior a la presión de rotura, lo que obliga 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 gran sensibilidad de la válvula de retención de muelle a los cambios de presión. El nivel de presión de rotura en una válvula de retención de muelle depende del tipo de válvula, de las características del muelle, de la construcción de la válvula y de la orientación a la tubería. La presión de rotura se indica en términos de PSI, PSIG o bares.
Figura: Funcionamiento de una válvula de retención de muelle.
Tipos de válvulas de retención de muelle
Válvula de retención en línea con resorte
Se trata de una válvula de retención 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 de retención de muelle diseñan estas válvulas de manera que cuando el fluido intenta entrar en el puerto 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 obliga al disco de la válvula a abrirse y así el fluido fluye a través de la válvula. El fluido sigue fluyendo a través de la válvula hasta que la presión de entrada se vuelve menor que la presión de rotura cuando el fluido intenta fluir hacia atrás. 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 de retención en línea accionadas por muelle tienen un recorrido corto del muelle que mejora el tiempo de respuesta de la válvula al cerrarse o abrirse. Este tipo de válvula de retención de muelle puede instalarse en horizontal o en vertical.
Figura: Válvula de retención en línea con resorte.
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 determinado 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 de las ventajas 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 con resorte.
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 flujo de fluido. La bola se coloca cerca del orificio de entrada. Se utiliza un asiento de sellado para guiar la bola y crear un sello hermético. La válvula retención de resorte de bola se abre cuando la presión de entrada es mayor que la fuerza del resorte que sostiene la bola. De este modo, el fluido comienza 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 resorte.
Válvula de retención con muelle de elevación
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 flujo de 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 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 el reflujo y/o por la gravedad.
Figura: Válvula de retención de muelle elevador en estado abierto (lado izquierdo) y en estado cerrado (lado derecho).
Válvula de retención de muelle sin cierre
Se trata de una válvula de retención de muelle que está destinada a cerrar y abrir el flujo de fluido sin crear un exceso de presión o un efecto de slamming. Algunas de las válvulas de retención de muelle cierran el disco de forma que provocan condiciones de slamming. El golpe de ariete produce una onda de presión que resuena a través del sistema de tuberías y que reduce la eficiencia del sistema. Las válvulas de retención de muelle sin cierre utilizan un muelle colocado en contra de la presión del flujo. Si la presión del caudal 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 reducir su velocidad o cuando el flujo se detiene antes de cambiar la dirección del flujo hacia el puerto de entrada.
Figura: Válvula de retención de muelle sin cierre.
Válvula de retención silenciosa de flujo axial
Se trata de una válvula de retención de muelle en la que un muelle sujeta y centra el disco para mejorar el cierre y la 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 de retención 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 de retención de muelle para fabricar esta válvula eleva su coste en relación con otras válvulas de retención 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 ser sustituidas. Los fabricantes de válvulas de retención de muelle diseñan estas válvulas de tal manera 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 invierta el fluido a través del puerto de entrada.
Figura: Válvula de retención silenciosa de flujo axial.
Factores que hay que tener en cuenta al comprar o seleccionar una válvula de retención de muelle
Tipo de medio
Las propiedades del medio que va a pasar por una válvula de retención de muelle determinarán el material utilizado para fabricar dicha válvula. Para los medios corrosivos y agresivos, el material plástico es muy bueno, ya que es muy resistente a la corrosión. Cuando la válvula de retención de muelle está destinada a ser utilizada a altas temperaturas, una válvula de retención de muelle con asiento metálico es buena, ya que soportará tanto la alta temperatura como la alta presión.
Condiciones de las solicitudes
La válvula de retención de muelle seleccionada debe ser capaz de manejar el caudal, la presión y la temperatura del fluido. Si la válvula no está bien 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
La válvula seleccionada debe estar libre de mantenimiento frecuente como sea posible. El 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
Ventajas de las válvulas de retención de muelle
Desventajas de la válvula de retención de muelle
Solución de problemas de la válvula de retención de muelle
Fuga de la válvula de retención con resorte externo
Fuga de fluido cuando la válvula está completamente cerrada
La válvula de retención de muelle no funciona
Resumen
Una válvula de retención de muelle es un tipo de válvula de retención que tiene por objeto evitar que el fluido invierta la dirección del flujo. Las válvulas de retención de muelle 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 de muelle cierra el puerto de entrada. Las válvulas de retención de muelle utilizan 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 obliga al disco a abrirse. La válvula empieza a cerrarse inmediatamente cuando la presión aguas arriba empieza a reducirse. Las válvulas antirretorno de muelle son válvulas sencillas que se han utilizado para resolver posibles problemas en diferentes industrias. Al impedir el flujo de fluido hacia atrás, 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 que incluyen las válvulas antirretorno en línea con muelle, las válvulas antirretorno en forma de Y con muelle, las válvulas antirretorno de muelle de bola, las válvulas antirretorno de muelle de elevación, las válvulas antirretorno de muelle sin resorte 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, alimentos y bebidas, productos químicos y plantas de generación de energía de vapor, entre otras. Las ventajas del uso de válvulas de retención de muelle son la baja caída de presión, la alta eficiencia, la capacidad de mantener la presión, la ausencia de fugas de fluido, la durabilidad, la versatilidad, la automatización y la posibilidad de instalarlas tanto vertical como horizontalmente.
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