Una válvula de retención , válvula antirretorno , válvula de reflujo , válvula de retención , válvula de pie o válvula unidireccional es una válvula que normalmente permite que el fluido ( líquido o gas ) fluya a través de ella en una sola dirección. [1]
Las válvulas de retención son válvulas de dos puertos, lo que significa que tienen dos aberturas en el cuerpo, una para que entre el fluido y la otra para que salga. Existen varios tipos de válvulas de retención que se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. Las válvulas de retención suelen formar parte de artículos domésticos comunes. Aunque están disponibles en una amplia gama de tamaños y costos, las válvulas de retención generalmente son muy pequeñas, simples y económicas. Las válvulas de retención funcionan automáticamente y la mayoría no están controladas por una persona ni por ningún control externo; en consecuencia, la mayoría no tiene ningún mango o vástago de válvula. Los cuerpos (carcasas externas) de la mayoría de las válvulas de retención están hechos de plástico o metal.
Un concepto importante en las válvulas de retención es la presión de apertura , que es la presión diferencial mínima aguas arriba entre la entrada y la salida a la que funcionará la válvula. Normalmente, la válvula de retención está diseñada para una presión de apertura específica y, por lo tanto, se puede especificar para ella.
Una válvula de retención de bola es una válvula de retención en la que el elemento de cierre, la parte móvil para bloquear el flujo, es una bola. En algunas válvulas de retención de bola, la bola está accionada por resorte para ayudar a mantenerla cerrada. Para aquellos diseños sin resorte, se requiere flujo inverso para mover la bola hacia el asiento y crear un sello. La superficie interior de los asientos principales de las válvulas de retención de bola tiene una forma cónica más o menos ahusada para guiar la bola hacia el asiento y formar un sello positivo al detener el flujo inverso.
Las válvulas de retención de bola suelen ser muy pequeñas, simples y económicas. Se utilizan comúnmente en grifos dispensadores de minibombas de líquido o gel, dispositivos de pulverización, algunas peras de goma para bombear aire, etc., bombas de aire manuales y algunas otras bombas , y jeringas dispensadoras rellenables. Aunque las bolas suelen estar hechas de metal, pueden estar hechas de otros materiales; en algunos casos especializados, de materiales muy duraderos o inertes, como el zafiro . Las bombas de cromatografía líquida de alto rendimiento y aplicaciones similares de alta presión suelen utilizar pequeñas válvulas de retención de bola de entrada y salida con bolas de rubí (artificial) y asientos hechos de zafiro [6] o tanto bola como asiento de rubí, [7] tanto para dureza como para resistencia química. Después de un uso prolongado, estas válvulas de retención pueden desgastarse con el tiempo o el asiento puede agrietarse, lo que requiere su reemplazo. Por lo tanto, estas válvulas están hechas para ser reemplazables, a veces colocadas en un pequeño cuerpo de plástico firmemente ajustado dentro de un accesorio de metal que puede soportar alta presión y que se atornilla al cabezal de la bomba. [ cita requerida ]
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Existen válvulas de retención similares en las que el disco no es una bola, sino otra forma, como un vástago accionado por un resorte. Las válvulas de retención de bola no deben confundirse con las válvulas de bola , que son un tipo diferente de válvula en la que una bola que gira sobre un pasador actúa como un rotor controlable para detener o dirigir el flujo.
Una válvula de retención de diafragma utiliza un diafragma de goma flexible colocado para crear una válvula normalmente cerrada. La presión en el lado de aguas arriba debe ser mayor que la presión en el lado de aguas abajo en una cierta cantidad, conocida como diferencial de presión, para que la válvula de retención se abra y permita el flujo. Una vez que se detiene la presión positiva, el diafragma se flexiona automáticamente de nuevo a su posición cerrada original. [8] Este tipo se utiliza en respiradores (máscaras faciales) con una válvula de exhalación .
Una válvula de retención de disco oscilante (o válvula de retención de disco basculante) es una válvula de retención en la que el disco, la parte móvil para bloquear el flujo, oscila sobre una bisagra o muñón , ya sea sobre el asiento para bloquear el flujo inverso o fuera del asiento para permitir el flujo hacia adelante. La sección transversal de la abertura del asiento puede ser perpendicular a la línea central entre los dos puertos o en ángulo. Aunque las válvulas de retención de disco oscilante pueden venir en varios tamaños, las válvulas de retención grandes a menudo son válvulas de retención de disco oscilante. Un problema común causado por las válvulas de retención de disco oscilante se conoce como golpe de ariete . Esto puede ocurrir cuando la válvula de retención de disco se cierra y el flujo se detiene abruptamente, lo que provoca un aumento repentino de presión que resulta en ondas de choque de alta velocidad que actúan contra las tuberías y las válvulas, colocando una gran tensión en los metales y vibraciones en el sistema. Sin detectar, el golpe de ariete puede romper bombas, válvulas y tuberías dentro del sistema. [9]
La válvula de clapeta en un mecanismo de inodoro con cisterna es un ejemplo de este tipo de válvula. La presión del tanque que la mantiene cerrada se supera mediante la elevación manual de la clapeta. Luego permanece abierta hasta que el tanque se vacía y la clapeta cae debido a la gravedad. Otra variación de este mecanismo es la válvula de clapeta , utilizada en aplicaciones como la lucha contra incendios y los sistemas de seguridad contra incendios. Una compuerta con bisagras solo permanece abierta en la dirección de entrada. La válvula de clapeta a menudo también tiene un resorte que mantiene la compuerta cerrada cuando no hay presión hacia adelante. Otro ejemplo es la válvula antirretorno (para el sistema de drenaje sanitario) que protege contra las inundaciones causadas por el flujo de retorno de las aguas residuales. Este riesgo ocurre con mayor frecuencia en los sistemas de drenaje sanitario conectados a sistemas de alcantarillado combinados y en los sistemas de drenaje de aguas pluviales. Puede ser causado por lluvias intensas, deshielo o inundación.
Una válvula de retención de mariposa es una variante de la válvula de retención oscilante, que tiene dos aletas articuladas que actúan como válvulas de retención para evitar el flujo inverso. No debe confundirse con la válvula de mariposa de nombre similar , que se utiliza para regular el flujo y no tiene una función de flujo unidireccional.
Una válvula de retención es una válvula de retención con control de anulación para detener el flujo independientemente de la dirección del flujo o la presión. Además de cerrarse en respuesta al reflujo o a una presión de avance insuficiente (comportamiento normal de la válvula de retención), también puede cerrarse deliberadamente mediante un mecanismo externo, impidiendo así cualquier flujo independientemente de la presión de avance.
Una válvula de retención de elevación es una válvula de retención en la que el disco, a veces llamado elevador , se puede levantar de su asiento mediante una mayor presión del fluido de entrada o aguas arriba para permitir el flujo hacia el lado de salida o aguas abajo. Una guía mantiene el movimiento del disco en una línea vertical, de modo que la válvula pueda volver a asentarse correctamente más tarde. Cuando la presión ya no es más alta, la gravedad o una mayor presión aguas abajo harán que el disco baje sobre su asiento, cerrando la válvula para detener el flujo inverso.
Una válvula de retención en línea es una válvula de retención similar a la válvula de retención de elevación. Sin embargo, esta válvula generalmente tiene un resorte que se "levanta" cuando hay presión en el lado de aguas arriba de la válvula. La presión necesaria en el lado de aguas arriba de la válvula para superar la tensión del resorte se denomina "presión de apertura". Cuando la presión que pasa por la válvula desciende por debajo de la presión de apertura, el resorte cerrará la válvula para evitar el reflujo en el proceso. [10]
Una válvula de pico de pato es una válvula de retención en la que el flujo pasa a través de un tubo blando que sobresale hacia el lado de aguas abajo. La contrapresión colapsa este tubo y corta el flujo.
Las válvulas antirretorno neumáticas permiten bloquear la válvula, lo que impide el flujo en cualquier dirección. Esto se puede utilizar, por ejemplo, si se debe proteger un lugar con materiales peligrosos de las inundaciones, pero también es importante que los materiales no puedan tener fugas, por ejemplo, durante el traslado entre buques.
Una válvula de láminas es una válvula de retención formada por una lámina plana flexible que sella una placa de orificio. La presión de apertura es muy baja, la parte móvil tiene poca masa, lo que permite un funcionamiento rápido, la resistencia al flujo es moderada y el sellado mejora con la contrapresión. Estas se encuentran comúnmente en motores de combustión interna de dos tiempos como válvula de admisión de aire para el volumen del cárter y en compresores de aire como válvulas de admisión y escape para el cilindro o cilindros. Aunque las válvulas de láminas se utilizan normalmente para gases en lugar de líquidos, las válvulas de control de tratamiento de agua de la marca Autotrol están diseñadas como un conjunto de válvulas de láminas que aprovechan la característica de sellado, forzando selectivamente la apertura de algunas de las láminas para establecer una ruta de flujo. [11]
Un control de flujo es una válvula de retención que se utiliza en sistemas de calefacción y refrigeración hidrónicos para evitar el flujo pasivo por gravedad no deseado. Un control de flujo es un tapón de metal pesado cerrado por gravedad que se eleva por el flujo y está diseñado para ofrecer una baja resistencia al flujo, muchas décadas de servicio continuo y para autolimpiar las partículas finas que se encuentran comúnmente en los sistemas hidrónicos de las superficies de sellado. Para lograr la autolimpieza, el tapón normalmente no es cónico. Un hueco circular en un peso que se ajusta sobre una cresta angosta correspondiente en el borde de un orificio es un diseño común. La aplicación tolera inherentemente una tasa de fuga inversa modesta, no se requiere un sellado perfecto. Un control de flujo tiene un tornillo de operación que permite mantener la válvula abierta, lo opuesto al control en una válvula de retención de parada, como una ayuda para llenar el sistema y para purgar el aire del sistema. [12]
Se pueden conectar varias válvulas de retención en serie. Por ejemplo, una válvula de retención doble se utiliza a menudo como dispositivo de prevención de reflujo para evitar que el agua potencialmente contaminada vuelva a las líneas de suministro de agua municipales . También existen válvulas de retención de bola doble en las que hay dos combinaciones de bola/asiento secuencialmente en el mismo cuerpo para garantizar un cierre hermético positivo cuando se bloquea el flujo inverso; y válvulas de retención de pistón, válvulas de retención tipo wafer y válvulas de retención de bola y cono.
Las válvulas de retención se utilizan a menudo con algunos tipos de bombas. Las bombas accionadas por pistón y de diafragma , como las bombas dosificadoras y las bombas para cromatografía, suelen utilizar válvulas de retención de bola de entrada y salida. Estas válvulas suelen parecer pequeños cilindros unidos al cabezal de la bomba en las líneas de entrada y salida. Muchos mecanismos similares a bombas para mover volúmenes de fluidos utilizan válvulas de retención, como las válvulas de retención de bola. Las bombas de alimentación o los inyectores que suministran agua a las calderas de vapor están equipados con válvulas de retención para evitar el reflujo.
Las válvulas de retención también se utilizan en las bombas que suministran agua a los toboganes de agua . El agua que llega al tobogán fluye a través de una tubería que hace las veces de torre que sostiene los escalones del tobogán. Cuando la instalación con el tobogán cierra por la noche, la válvula de retención detiene el flujo de agua a través de la tubería; cuando la instalación vuelve a abrir al día siguiente, la válvula se abre y el flujo se reinicia, dejando el tobogán listo para su uso nuevamente. [13]
Las válvulas de retención se utilizan en muchos sistemas de fluidos, como los de las plantas químicas y de energía , y en muchos otros procesos industriales.
Las aplicaciones típicas en la industria nuclear son los sistemas de control de agua de alimentación, líneas de descarga, agua de reposición, sistemas de procesos varios, sistemas de N2 y sistemas de monitoreo y muestreo. [14] En la industria aeronáutica y aeroespacial, las válvulas de retención se utilizan donde hay alta vibración, grandes extremos de temperatura y fluidos corrosivos. Por ejemplo, el control del propulsor de naves espaciales y vehículos de lanzamiento para sistemas de control de reacción (RCS) y sistemas de control de actitud (ACS) y sistemas hidráulicos de aeronaves. [15] [16]
Las válvulas de retención también se utilizan a menudo cuando se mezclan varios gases en una corriente de gas. Se instala una válvula de retención en cada una de las corrientes de gas individuales para evitar que se mezclen los gases en la fuente original. Por ejemplo, si se deben mezclar un combustible y un oxidante, normalmente se utilizarán válvulas de retención tanto en la fuente de combustible como en la de oxidante para garantizar que los cilindros de gas originales permanezcan puros y, por lo tanto, no inflamables.
En 2010, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA modificó ligeramente el diseño de una válvula de retención simple con la intención de almacenar muestras líquidas indicativas de vida en Marte en depósitos separados del dispositivo sin temor a contaminación cruzada. [17]
Cuando un suministro de agua potable sanitaria se conecta a un sistema insalubre, por ejemplo, aspersores de césped, un lavavajillas o una lavadora , se utiliza una válvula de retención llamada dispositivo antirreflujo para evitar que el agua contaminada vuelva a ingresar al suministro de agua doméstica.
Algunos tipos de aspersores de riego y emisores de riego por goteo tienen pequeñas válvulas de retención incorporadas para evitar que las líneas se vacíen cuando el sistema está apagado.
Las válvulas de retención utilizadas en los sistemas de calefacción domésticos para evitar la convección vertical, especialmente en combinación con instalaciones solares térmicas , también se denominan frenos de gravedad.
Es posible que se requiera que los sistemas de recolección de agua de lluvia que estén conectados al suministro principal de agua de un proveedor de servicios públicos tengan una o más válvulas de retención instaladas para evitar la contaminación del suministro principal por agua de lluvia.
Los gatos hidráulicos utilizan válvulas de retención de bola para generar presión en el lado de elevación del gato.
Las válvulas de retención se utilizan habitualmente en artículos inflables , como juguetes, colchones y botes. Esto permite inflar el objeto sin presión de aire continua o ininterrumpida.
Frank P. Cotter desarrolló una "válvula de retención autosellante simple, adaptada para ser conectada a las conexiones de tuberías sin requerir accesorios especiales y que puede abrirse fácilmente para inspección o reparación" en 1907 (patente estadounidense 865.631).
En 1916, Nikola Tesla inventó una válvula unidireccional para fluidos aparentemente sencilla, llamada válvula Tesla . Fue patentada en 1920 (patente estadounidense 1.329.559).
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