Válvula de retención con muelle

¿Qué es una válvula de retención con muelle?

Una válvula de retención accionada por resorte es un tipo de válvula que se utiliza para evitar el flujo inverso de fluidos en diferentes aplicaciones industriales. Una válvula de retención con resorte también se conoce como válvula antirretorno con resorte. El nombre viene del hecho de que estas válvulas están pensadas para asegurar que el fluido fluya en una sola dirección y que no pueda fluir hacia atrás. Los fabricantes de válvulas de retención accionadas por resorte producen estas válvulas para que funcionen automáticamente sin necesidad de un actuador o un operador de la válvula. Como su nombre indica, las válvulas de retención accionadas por muelle funcionan con un muelle que ayuda a abrir y cerrar la válvula. Estas válvulas funcionan en función de la diferencia de presión, es decir, se abren cuando la presión de aspiración es alta y se cierran cuando la presión de aspiración es inferior a la de salida. El muelle ayuda a llevar el componente de cierre de la válvula a su posición de asiento utilizando su energía potencial creada cuando el fluido se abre paso a través de las válvulas de retención accionadas por muelle. Los fabricantes de válvulas de retención con muelle producen diferentes tipos de estas válvulas para su uso en diferentes niveles de presión y temperatura, así como en productos corrosivos y no corrosivos.

Figura: Válvula de retención con muelle.

¿Componentes de una válvula de retención con muelle?

Cuerpo de la válvula

Se trata de un componente externo de una válvula de retención con resorte que se utiliza para encerrar las partes internas de la válvula. El cuerpo de la válvula puede estar hecho de diferentes materiales, pero ese material debe ser capaz de garantizar altos niveles de integridad estructural para asegurar que la válvula no pueda romperse o perder fluido debido a daños por impacto o alta presión, respectivamente. Los materiales resistentes que pueden utilizarse para fabricar los cuerpos de las válvulas son el acero inoxidable, el acero al carbono, el latón, el bronce, la fundición y la fundición dúctil.

Capó

Es el componente de una válvula de retención con resorte que se coloca en la parte superior del cuerpo de la válvula para ayudar a cubrir los componentes internos. El bonete se conecta al cuerpo de la válvula mediante elementos de conexión como pernos y tuercas o tornillos. El bonete también se utiliza cuando es necesario inspeccionar la válvula, para lo cual se abren los elementos de conexión y se retira el bonete, facilitando la visualización de las partes internas. Sin embargo, no todas las válvulas de retención de muelle tienen bonete.

Elemento de apertura/cierre

Los fabricantes de válvulas de retención con muelle utilizan un disco o una bola para abrir o cerrar el flujo de fluido a través de la válvula. El elemento de cierre funciona con el apoyo del muelle para ayudar a cerrar la válvula inmediatamente después de apagar la bomba o cuando se reduce la presión de succión.

Primavera

Es el componente de una válvula de retención con resorte que ayuda al disco o bola de la válvula a cerrarla. El muelle se comprime por la presión del fluido de succión, forzando al disco a abrirse. La capacidad del muelle para abrirse depende de ciertos parámetros como la resistencia, el diámetro y la rigidez del material.

Asiento

Es la parte de una válvula de retención accionada por resorte que se utiliza para proporcionar una superficie de asiento para el disco o la bola. El asiento también ayuda a proporcionar un sellado entre el disco/la bola y el cuerpo de la válvula para evitar la fuga de fluidos.

Figura: Componentes de una válvula de retención con muelle.

¿Cómo funciona una válvula de retención con muelle?

Una válvula de retención de muelle funciona utilizando el principio de la diferencia de presión. En este caso, si la presión de aspiración es lo suficientemente alta, fuerza el paso a través del disco o la bola de la válvula al comprimir el muelle de la misma. Una vez que el disco/la bola de la válvula se abre, el fluido sigue fluyendo hasta que la presión de succión comienza a reducirse o cuando la bomba se apaga. En el caso de que la bomba se apague, el fluido intenta retroceder porque la presión de succión es menor que la de salida. Sin embargo, antes de que el fluido fluya hacia atrás, el resorte de la válvula, que había sido comprimido por la presión del fluido de succión, se estira hasta alcanzar su longitud original, forzando al disco/bola a su posición de asiento. De este modo, el mecanismo de resorte garantiza que no haya retroceso del fluido. El objetivo de los fabricantes de válvulas con muelle es garantizar que no haya retroceso del fluido, especialmente cuando la válvula se utiliza en aplicaciones críticas como el tratamiento de aguas residuales, los alimentos y las bebidas, que pueden causar contaminación.

Figura: Funcionamiento de una válvula de retención con muelle.

Tipos de válvulas de retención con muelle

Válvula de retención en línea con resorte

Se trata de una válvula retención accionada por muelle en la que el muelle y el disco/bola están orientados a 0^o grados respecto al cuerpo de la válvula. Este tipo de válvula puede instalarse en sentido vertical u horizontal. Las válvulas de retención con resorte en línea son muy comunes en el mercado debido a su diseño simple y compacto. Este tipo de válvula tiene un recorrido corto para el disco/la bola mediante el muelle. Esto ayuda a mejorar el tiempo de cierre rápido asegurando que no haya flujo de fluido inverso.

Figura: Válvula de retención con resorte en línea.

Válvula de retención con muelle en forma de Y

Se trata de una válvula de retención con muelle en la que el asiento y el disco están orientados hacia el eje de la tubería en un ángulo de unos 45^o grados. El principio de funcionamiento de este tipo de válvula es el mismo que el de la válvula de tipo en línea. Los fabricantes de válvulas de retención accionadas por resorte pretenden que esta válvula se utilice cuando sea necesario abrir la válvula para su inspección sin desconectar la válvula del sistema de tuberías. Sin embargo, este tipo de válvula de retención accionada por resorte ocupa más espacio en comparación con el tipo en línea.

Figura: Válvula de retención con resorte en forma de Y.

Válvula antirretorno de muelle elevable

Se trata de una válvula de retención accionada por resorte en la que el fluido fluye desde el lado inferior del asiento de la válvula y el disco. El muelle está orientado perpendicularmente al asiento de la válvula. Este tipo de válvula funciona según el mismo principio de diferencia de presión, por lo que la presión del fluido entrante debe ser lo suficientemente alta como para forzar el disco hacia arriba. El movimiento ascendente del disco deja espacio para que el fluido fluya a través de la válvula. El disco de la válvula se mueve hacia abajo cuando la presión del fluido se reduce utilizando la energía potencial del muelle y la fuerza gravitatoria. Este tipo de válvula se parece a una válvula de retención de globo, pero no tiene volante ni actuador de válvula.

Figura: Levantar la válvula de retención con resorte.

Válvula de retención silenciosa con muelle

Se trata de una válvula de retención con muelle diseñada no sólo para evitar el flujo inverso del fluido, sino también para eliminar el golpe de ariete y sus problemas asociados. El golpe de ariete es un fenómeno que se produce cuando una válvula se cierra bruscamente o cuando la bomba se apaga de repente. El golpe de ariete provoca tensiones mecánicas en el sistema de tuberías que pueden interferir con la integridad estructural de las tuberías y las instalaciones de fontanería. Los fabricantes de válvulas de retención con muelle diseñan estas válvulas para que puedan cerrarse lentamente de forma que se eliminen los golpes de ariete, las vibraciones y también se evite el flujo inverso del fluido. El muelle de este tipo de válvulas sirve para que el disco vuelva a su posición de asiento lentamente después de que la presión del fluido comience a reducirse.

Figura: Válvula de retención silenciosa con resorte.

Válvula de retención con muelle Wafer

Se trata de una válvula de retención con muelle diseñada con un cuerpo fino pero resistente. Este tipo de válvula es adecuada para su uso en aplicaciones que necesitan una longitud de salida corta. Debido a su pequeño tamaño, estas válvulas son ligeras. Las válvulas de retención con muelle Wafer emplean dos placas pivotadas en el centro de un pasador de bisagra. Los resortes se utilizan para mantener las placas en posición. Los muelles se fijan en el pasador de bisagra y se impide que giren libremente mediante un pasador montado en paralelo al pasador de bisagra. La presión del fluido comprime los resortes y obliga a las placas a abrir la válvula de retención accionada por resorte. El grado de apertura de las placas depende de la presión del fluido, es decir, cuanto mayor sea la presión del fluido, más se abrirán las placas permitiendo que fluya más fluido.

Figura: Válvula de retención con resorte tipo wafer.

Válvula de retención con muelle de bola

Se trata de una válvula de retención accionada por resorte que utiliza una bola para abrir y cerrar el flujo de fluido. La bola se coloca cerca del orificio en la sección de entrada. El asiento está diseñado para ayudar a guiar la bola hacia el orificio y así proporcionar un cierre hermético cuando el fluido intenta invertir la dirección del flujo. Los fabricantes de válvulas de retención con muelle de bola diseñan esta válvula de manera que la bola se mueve cuando la presión de succión es mayor que la fuerza del muelle. El muelle se comprime al alejar la bola de la entrada y permitir así que el fluido fluya dentro y a través de la válvula. El muelle, junto con la bola, vuelve a la posición de asiento cuando la bomba se detiene o cuando la presión del fluido se reduce.

Figura: Válvula de retención con muelle de bola.

Aplicaciones de la válvula de retención con resorte

• Las válvulas de retención con muelle se utilizan en el suministro de agua dulce y en las plantas de tratamiento de aguas residuales.
• Estas válvulas se utilizan en las plantas de fabricación de productos químicos.
• Se utilizan en las industrias de procesamiento de alimentos y bebidas.
• Las válvulas de retención con resorte se utilizan en aplicaciones farmacéuticas.
• Se utilizan para controlar el agua de alimentación y el vapor en las calderas.
• Estas válvulas se utilizan en sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado.
• Las válvulas de retención con resorte se utilizan en las industrias de procesamiento de petróleo y gas.
• Estas válvulas se utilizan en aplicaciones mineras.

Ventajas de las válvulas de retención con muelle

• Las válvulas de retención con muelle funcionan automáticamente, lo que permite ahorrar en los costes de los actuadores de las válvulas.
• Las válvulas de retención con muelle tienen una baja caída de presión, lo que aumenta la eficacia del bombeo.
• Estas válvulas pueden mantener la presión de trabajo a través del sistema de tuberías.
• Son duraderas, ya que utilizan materiales resistentes que aumentan su vida útil, sobre todo si se utilizan siguiendo las instrucciones del fabricante de la válvula de retención de muelle.
• Las válvulas de retención con muelle pueden instalarse en orientación vertical u horizontal, ya que dependen de la fuerza del muelle para cerrarse cuando se reduce la presión del fluido.
• Estas válvulas están libres de fugas de líquido.
• No necesitan ser lubricados.
• Estas válvulas funcionan muy rápidamente, a diferencia de otras válvulas como las de compuerta y las de globo.
• Las válvulas de retención con resorte no permiten el flujo inverso del fluido.

Desventajas de las válvulas de retención con muelle

• Las válvulas de retención con muelle no son adecuadas para su uso en sistemas con flujo de fluido pulsante.
• Algunas de las válvulas de retención con muelle causan problemas de golpes de ariete.
• Estas válvulas no pueden permitir el flujo de fluido en ambas direcciones. 
• No se pueden inspeccionar mientras están en funcionamiento.

Solución de problemas de las válvulas de retención con resorte

No fluye ningún fluido a través de la válvula

• La válvula se instaló en la dirección equivocada. Instale la válvula según la dirección indicada en la válvula o en el manual por el fabricante de la válvula de retención de resorte.
• La tubería que transporta el fluido a través de la válvula está bloqueada. Compruebe la válvula y elimine los materiales que causan la obstrucción.
• La presión del fluido de aspiración no es lo suficientemente alta para abrir el disco o la bola de la válvula. Aumente la presión de aspiración.

Fuga de fluido cuando la válvula está completamente cerrada

• Juntas tóricas dañadas o desgastadas. Sustituya las juntas tóricas.
• Partículas sólidas obstruidas en la válvula. Abra la válvula de retención con resorte y elimine el material obstruido.

Fuga de fluidos externos

• Conexión floja de los tornillos o pernos. Apriete los tornillos o pernos al par recomendado por el fabricante de la válvula de retención con resorte.
• Juntas tóricas desgastadas o dañadas. Sustituya las juntas tóricas.
• Junta desgastada o dañada. Sustituya la junta.

Resumen

La válvula de retención con resorte es una válvula que se utiliza para evitar el flujo inverso de fluidos en diferentes aplicaciones. Esta válvula funciona según el principio de la presión diferencial. Según este principio, la válvula se abre cuando la presión del fluido de aspiración es lo suficientemente alta como para comprimir el muelle y abrir la válvula. Una vez que la válvula se abre, el fluido sigue fluyendo hasta un punto en el que la presión de succión disminuye, dando energía al muelle para volver a su posición de asiento. La capacidad del disco/bola de la válvula para abrirse o cerrarse depende de la fuerza del muelle. Cuanto más fuerte sea el muelle, más presión de fluido se necesitará para abrir y más fácil será cerrar la válvula. Los fabricantes de válvulas de retención con resorte producen diferentes tipos de estos resortes que incluyen válvulas de retención con resorte en línea, válvulas de retención con resorte en forma de Y, válvulas de retención con resorte tipo wafer, válvulas de retención con resorte silencioso, válvulas de retención con resorte de elevación y válvulas de retención con resorte de bola. Estas válvulas se utilizan en diversas aplicaciones industriales como el suministro de agua, productos químicos, alimentos y bebidas, productos farmacéuticos, centrales eléctricas de vapor y aplicaciones mineras, entre otras. Las ventajas del uso de válvulas de retención con resorte son el funcionamiento automático, la baja caída de presión, la versatilidad, la ausencia de fugas, la durabilidad, la ausencia de flujo de fluido inverso, la no necesidad de lubricación y el funcionamiento rápido, entre otras.