Diferencias entre válvulas de retención de giro y válvulas de retención de elevación: guía de selección

A controlador de el volumen es una válvula automática que se abre a través del flujo directo del medio y se cierra cuando el flujo se detiene o se invierte. Sus funciones principales son prevenir el flujo inverso, proteger las bombas de la rotación inversa y evitar la contaminación cruzada o el flujo cruzado entre diferentes sistemas de tuberías.

Las válvulas de retención de oscilación y las válvulas de retención de elevación son dos diseños comunes utilizados en tuberías industriales. Aunque realizan la misma función básica, difieren significativamente en el movimiento del disco, la resistencia al flujo, los requisitos de instalación, el comportamiento de cierre y las aplicaciones adecuadas.

Correcto La selección de la válvula de retención  requiere algo más que comparar el diámetro nominal y la clase de presión. Los ingenieros también deben considerar las propiedades del medio, los caudales normales y mínimos, la pérdida de presión permitida, la orientación de la tubería, la frecuencia de operación y el potencial de golpe de ariete.

1. Principios operativos

1.1 Válvula de retención oscilante

A La válvula de retención oscilante  utiliza un disco conectado al cuerpo de la válvula a través de una bisagra o pasador. Cuando el medio fluye en la dirección correcta, la fuerza del fluido empuja el disco lejos del asiento. Cuando el flujo disminuye o se invierte, el disco gira hacia el asiento bajo la gravedad y la presión de flujo inverso.

Debido a que el disco completamente abierto se aleja en gran medida de la trayectoria de flujo principal, el paso interno está relativamente libre de obstrucciones.

1.2 Válvula de retención de elevación

en un Levante la válvula de retención , el disco se mueve vertical o axialmente a lo largo de una estructura guía. Cuando la presión aguas arriba produce suficiente fuerza, el disco se eleva del asiento y deja pasar el medio. Cuando se detiene el flujo hacia adelante, la gravedad, la fuerza del resorte o la presión inversa devuelven el disco a la posición cerrada.

El paso interno de una válvula de retención de elevación convencional se asemeja al de una válvula de globo. El medio normalmente cambia de dirección y pasa a través de una abertura del asiento relativamente limitada.

Los requisitos de instalación pueden variar entre fabricantes y diseños de válvulas. Las válvulas de retención asistidas por resorte, de flujo axial y otras válvulas de retención especiales pueden tener menos restricciones de instalación que las válvulas convencionales operadas por gravedad. Siempre se debe consultar el manual de instalación del producto seleccionado.

2. Diferencias en la resistencia al flujo

cuando un La válvula de retención oscilante  está completamente abierta, su disco está colocado en su mayor parte fuera de la ruta de flujo principal. El medio atraviesa el cuerpo con un cambio de dirección relativamente pequeño. Por lo tanto, las válvulas de retención de oscilación suelen tener una menor pérdida de presión y suelen ser adecuadas para sistemas de gran caudal donde la energía de bombeo es una consideración importante.

En una válvula de retención de elevación convencional, el medio pasa a través del asiento de la válvula y cambia de dirección dentro del cuerpo de la válvula. Esto crea una resistencia local adicional, lo que hace que su pérdida de presión sea generalmente mayor que la de una válvula de retención oscilante comparable.

La pérdida de presión local se puede estimar mediante la siguiente ecuación:

Δp = ζρv⊃2;/2

Dónde:

• Δp es la pérdida de presión;

• ζ es el coeficiente de resistencia local;

• ρ es la densidad del fluido;

• v es la velocidad del fluido.

Esta ecuación muestra que la pérdida de presión aumenta aproximadamente con el cuadrado de la velocidad. Por lo tanto, incluso un aumento relativamente pequeño en la velocidad del flujo puede producir un aumento significativo en la caída de presión de la válvula.

Para la selección final, los ingenieros deben utilizar el coeficiente de flujo, el coeficiente de resistencia o la curva de caída de presión del fabricante. La geometría del cuerpo de la válvula, la apertura del disco, el diámetro interno y el diseño del asiento pueden afectar el rendimiento del flujo. La pérdida de presión real no se puede determinar únicamente a partir de los términos 'tipo de giro' o 'tipo de elevación'.

3. Características y aplicaciones de las válvulas de retención oscilantes

Las válvulas de retención de oscilación  tienen un paso de flujo relativamente abierto y se usan comúnmente en sistemas de circulación de agua de gran diámetro, tuberías de drenaje y suministro de agua, transporte de petróleo, sistemas de protección contra incendios, sistemas de agua de refrigeración y servicios industriales en general.

Debido a que su resistencia a la apertura suele ser baja, son especialmente adecuados para sistemas con:

• relativamente grandes y estables Caudales

• Baja pérdida de presión permitida

• Diámetros de tubería medianos o grandes.

• Operación continua

• Líquidos o gases limpios

• de flujo moderadosCambios

Sin embargo, el disco de una válvula de retención oscilante tiene una distancia de recorrido relativamente larga. Si una bomba se detiene repentinamente o el flujo de la tubería se invierte rápidamente, el fluido puede desarrollar una velocidad inversa significativa antes de que el disco llegue al asiento. Luego, el disco puede golpear el asiento a gran velocidad, produciendo ruido, impacto mecánico y aumentos repentinos de presión.

En líneas de descarga de bombas de alta altura, tuberías de agua de larga distancia o sistemas con cambios frecuentes de flujo, el comportamiento transitorio debe evaluarse cuidadosamente. Dependiendo del riesgo, el sistema puede requerir una válvula de retención oscilante equipada con:

• Un dispositivo de amortiguación

• Una palanca externa y un peso.

• Un mecanismo de control hidráulico.

• Un mecanismo de cierre asistido por resorte.

• Un diseño de cierre controlado o sin golpe

Las válvulas de retención oscilantes tampoco deben permanecer a caudales muy bajos durante períodos prolongados. Si la fuerza del fluido es insuficiente para mantener el disco en una posición abierta estable, el disco puede moverse o aletear repetidamente. Esto puede provocar desgaste del pasador de la bisagra, vibración, ruido y daños en la superficie de sellado.

4. Características y aplicaciones de las válvulas de retención de elevación

El disco de un La válvula de retención de elevación  se mueve a lo largo de una guía definida. El recorrido de cierre es relativamente corto y concentrado y las superficies de asiento normalmente pueden fabricarse con gran precisión. Por lo tanto, las válvulas de retención de elevación son adecuadas para medios limpios y aplicaciones donde es importante un sellado confiable.

Se utilizan comúnmente en:

• de vapor Tuberías

• Sistemas de agua de alimentación de calderas

• Líneas de aceite y combustible

• Tuberías de proceso de alta presión

• Sistemas de procesos químicos con fluidos limpios.

• de pequeño y mediano diámetro.Tuberías industriales

Debido a que el flujo interno cambia de dirección y pasa a través de un área de asiento restringida, una válvula de retención de elevación generalmente produce una mayor pérdida de presión. En sistemas con una presión diferencial disponible baja, una gran demanda de flujo o requisitos estrictos de eficiencia energética, la capacidad de flujo de la válvula se debe verificar cuidadosamente.

Una válvula de retención de elevación convencional normalmente se instala en una tubería horizontal con la tapa hacia arriba para que el disco pueda moverse verticalmente y regresar al asiento por gravedad. Si la válvula está inclinada, mal instalada o afectada por depósitos dentro de la guía, su movimiento puede verse restringido.

Los medios que contienen sólidos suspendidos o incrustaciones pueden ingresar al espacio libre de la guía y hacer que el disco se pegue. Por lo tanto, las válvulas antirretorno de elevación suelen ser más adecuadas para fluidos limpios o adecuadamente filtrados.

Para tuberías verticales, no se debe suponer que una válvula de retención de elevación convencional sea adecuada. Se debe seleccionar una válvula de retención de paso recto, de flujo axial, de pistón o asistida por resorte, aprobada específicamente para instalación vertical.

5. Cómo seleccionar entre los dos diseños

5.1 Considere el tamaño de la tubería y la pérdida de presión permitida

Para tuberías de gran diámetro, altos caudales y sistemas que requieren baja resistencia, una válvula de retención oscilante suele ser la opción preferida. Su trayectoria de flujo relativamente recta ayuda a reducir la pérdida de presión y la energía de bombeo.

Para sistemas de alta presión de diámetro pequeño o mediano donde la construcción compacta, el movimiento guiado del disco y el rendimiento del sellado son importantes, una válvula de retención de elevación puede ser más adecuada.

La decisión final debe basarse en un cálculo hidráulico y no sólo en el tamaño.

5.2 Considere el medio

Ambos válvulas de retención de oscilación y elevación generalmente funcionan mejor con medios limpios o filtrados. Las partículas suspendidas, fibras, cristales o fluidos de alta viscosidad pueden interferir con el movimiento del disco o acumularse en las superficies de sellado.

Las válvulas de retención de elevación pueden ser especialmente sensibles a los depósitos en el mecanismo de guía. Las válvulas de retención de oscilación tienen un paso de flujo más abierto, pero aún se pueden acumular partículas alrededor de la bisagra o el asiento de la válvula.

Para medios que contengan sólidos, el proceso de selección debe evaluar:

• Tamaño de partícula y concentración.

• Comportamiento de asentamiento

• Viscosidad del fluido

• Riesgo de cristalización

• Potencial de corrosión o erosión.

• de limpieza y mantenimiento.Requisitos

Una válvula de retención de bola, una válvula de retención de lodo especialmente diseñada, una válvula de pellizco u otro tipo de válvula pueden ser más apropiadas para ciertos servicios contaminados o con alto contenido de sólidos.

5.3 Considere la variación del flujo

Una válvula de retención de gran tamaño no es necesariamente más segura. Si la válvula es demasiado grande para el flujo de operación real, es posible que el disco permanezca solo parcialmente abierto. Esto puede provocar movimientos inestables, vibraciones, impactos, desgaste acelerado y ruido excesivo.

Por lo tanto, la válvula debe dimensionarse según:

• normalFlujo de funcionamiento

• Flujo mínimo estable

• Flujo máximo de diseño

• Densidad del fluido

• Presión diferencial disponible

• del fabricanteRecomendaciones mínimas de velocidad o flujo

En algunos sistemas, seleccionar una válvula de retención más pequeña que la tubería y usar reductores apropiados puede proporcionar un funcionamiento más estable del disco. Aún se debe verificar que dicha disposición tenga una velocidad y una pérdida de presión aceptables.

5.4 Considere la dirección de instalación

Las válvulas de retención oscilantes estándar  generalmente son adecuadas para tuberías horizontales. Algunos diseños también pueden instalarse en tuberías verticales cuando el medio fluye hacia arriba.

Las válvulas de retención de elevación convencionales normalmente requieren una instalación horizontal con la cubierta hacia arriba. Esto asegura que el disco se mueva libremente y regrese correctamente bajo la gravedad.

Para ambos diseños:

• La flecha del cuerpo de la válvula debe coincidir con la dirección del flujo del medio.

• Se debe proporcionar suficiente espacio para la inspección y el mantenimiento.

• La instalación debe cumplir con las instrucciones del fabricante.

• Se debe confirmar la idoneidad de la instalación vertical para el modelo específico.

6. Golpe de ariete y características de cierre

El golpe de ariete ocurre cuando la velocidad del fluido cambia rápidamente, creando una onda de presión dentro del sistema de tuberías. Aunque las válvulas de retención evitan el flujo inverso, una válvula de retención seleccionada incorrectamente puede contribuir a un aumento repentino de presión grave.

Una válvula de retención oscilante puede cerrarse relativamente lentamente debido al largo recorrido del disco. Si el flujo se invierte antes de que el disco llegue al asiento, el impulso del flujo inverso puede provocar un fuerte impacto de cierre.

Una válvula de retención de elevación generalmente tiene un recorrido de disco más corto, pero esto no significa automáticamente que eliminará el golpe de ariete. El comportamiento de cierre también depende de:

• del fluidoVelocidad

• Desaceleración de la bomba

• Longitud de la tubería

• Compresibilidad del fluido

• Elevación del sistema

• Masa del disco

• fuerza del resorte

• Orientación de la válvula

• Presión aguas abajo

Para sistemas de alto riesgo, se debe realizar un análisis hidráulico transitorio. Las válvulas de retención especializadas que no se cierran bruscamente, de flujo axial, de boquilla o de cierre controlado pueden ser más apropiadas que los diseños convencionales de oscilación o elevación.

Una válvula de retención no debe considerarse como un reemplazo de un sistema completo de control de sobretensiones. Las tuberías largas o de alta presión también pueden requerir válvulas de aire, recipientes de compensación, dispositivos de alivio de presión, control de bombas de velocidad variable u otros equipos de protección.

7. Selección de materiales y clases de presión

Después de seleccionar el tipo estructural, el cuerpo de la válvula, el disco, el asiento, el vástago o pasador, la junta y los materiales de sellado deben ser compatibles con el medio y el entorno operativo.

La clase de presión debe seleccionarse según la presión y temperatura de diseño en lugar de la presión de funcionamiento normal únicamente. También se debe verificar la clasificación de presión-temperatura del material porque la presión permitida generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura.

En la evaluación del diseño se deben incluir la presión transitoria, la presión de cierre de la bomba, la expansión térmica y el posible aumento de presión.

8. Errores comunes en la selección de la válvula de retención

Un error común es suponer que un diámetro nominal mayor siempre produce una resistencia menor. Es posible que una válvula de gran tamaño no se abra completamente y experimente un fuerte aleteo del disco y desgaste mecánico.

Otro error es seleccionar la clase de presión únicamente en función de la presión en estado estacionario. Los disparos de bombas, cierres de válvulas y cambios rápidos de flujo pueden generar presiones transitorias sustancialmente más altas que la presión de funcionamiento normal.

A menudo también se pasa por alto la posición de instalación. Los codos, reductores, salidas de bombas y otras perturbaciones pueden crear perfiles de velocidad turbulentos o desiguales que interfieren con la estabilidad del disco. La válvula debe instalarse con tubería recta adecuada y espacio libre de mantenimiento de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.

Finalmente, el No se debe esperar que la válvula de retención  resuelva todos los problemas de golpe de ariete. Si la tubería tiene un riesgo significativo de sobretensión, puede ser necesario un análisis transitorio completo y equipo de control adicional.

Conclusión

Ni las válvulas de retención de oscilación ni las válvulas de retención de elevación son universalmente superiores. Las válvulas de retención de oscilación generalmente brindan una menor resistencia al flujo y son adecuadas para diámetros de tubería más grandes y sistemas de alto flujo. Las válvulas de retención de elevación ofrecen movimiento de disco guiado, construcción compacta y sellado confiable para medios limpios y aplicaciones seleccionadas de alta presión.

La selección final debe considerar el medio, el rango de flujo, la presión, la temperatura, la dirección de instalación, la pérdida de presión permitida, las características de cierre y el riesgo de golpe de ariete. También se deben revisar los datos del fabricante, como los coeficientes de flujo, las curvas de caída de presión, el flujo mínimo estable, las clasificaciones de presión y temperatura y las instrucciones de instalación.

Una válvula de retención seleccionada científicamente no solo previene el flujo inverso sino que también ayuda a reducir la pérdida de presión, el impacto del disco, la vibración, el ruido anormal, las fugas y las fallas prematuras de la válvula.

Sitio web: www.fuchen-steam.com

Correo electrónico: Fuchen@fuchensteam.com

Tel/Whatsapp:  +86- 19357103769