La diferencia entre válvula de retención y válvula unidireccional

Es una de esas preguntas que parecen diseñadas para engañar hasta que realmente se tiene una mala experiencia. Una válvula de retención y una válvula unidireccional son similares en su función de evitar el reflujo. Esto ha llevado a que muchos catálogos las utilicen indistintamente debido a sus capacidades similares. Sin embargo, esto no siempre debe ser así, ya que en ocasiones el término debe emplearse de manera diferente. A continuación, se explican con sinceridad las diferencias y similitudes entre las válvulas de retención y las válvulas unidireccionales, junto con consejos sobre su uso en las situaciones correspondientes.

Respuesta rápida

Respuesta breve: una válvula de retención es una válvula que funciona de forma pasiva, permitiendo el flujo en una dirección y evitándolo en la dirección opuesta como resultado de la diferencia de presión. Una válvula unidireccional cumple la misma función, pero abarca más tipos de dispositivos, incluidos los de accionamiento por resorte y los controlados por piloto, que regulan la dirección del flujo y mantienen la presión de operación mediante control. En las instalaciones de fontanería y alcantarillado, ambos nombres pueden usarse como sinónimos. Sin embargo, en áreas como la hidráulica, la neumática y el control de procesos, los términos no pueden usarse indistintamente, y sustituirlos el uno por el otro podría provocar que la válvula no se abra a la presión requerida.

¿Son realmente lo mismo?

A menudo son lo mismo, salvo por una distinción crítica.

Ambas se clasifican como válvulas antirretorno. Ambas permiten el flujo en una sola dirección. Ambas son direccionales, lo que significa que la orientación es muy importante en su instalación. Al comprar una válvula antirretorno de acero inoxidable 316 para una aplicación sanitaria, ambos términos pueden usarse indistintamente y cualquier distribuidor entenderá lo que se necesita.

Existe una distinción con las válvulas unidireccionales que están controladas y no son simplemente pasivas. Una válvula de retención operada por piloto en un sistema hidráulico es una válvula unidireccional, pero no es una válvula de retención de fontanería porque puede mantener una carga inmóvil hasta que la señal de presión la libera, en lugar de limitarse a responder a un flujo. Cabe mencionar que este tipo de válvula se utiliza en cilindros y mecanismos de sujeción donde el objetivo principal es mantener la posición fija mientras está bajo carga.

Así que esta es una regla sencilla: las válvulas antirretorno son siempre válvulas unidireccionales, pero no todas las válvulas unidireccionales son válvulas antirretorno.

Cómo funciona cada una

Existe un principio común en el que se basan estos dos diseños. Se denomina «funcionamiento pasivo». El principio de funcionamiento es sencillo. Se coloca un disco u otro elemento de cierre sobre el asiento. Cuando hay un movimiento de fluido en una dirección, el elemento de cierre se levanta de su asiento y el flujo continúa. Cuando el movimiento se invierte, la presión disminuye, el elemento de cierre vuelve a bajar y sella la válvula. No hay ningún mecanismo de accionamiento ni electricidad, ni señales de control.

Sin embargo, las diferencias radican en las características del mecanismo de cierre y del funcionamiento del elemento de cierre en los regímenes transitorios.

Los cierres accionados por gravedad dependen únicamente del peso del disco y de la presión ejercida desde atrás. Deben colocarse correctamente para funcionar adecuadamente. El cierre puede ser lento y provocar el golpe de ariete en las tuberías.
Los cierres accionados por resorte incorporan un mecanismo de resorte que actúa inmediatamente sobre el elemento de cierre en cuanto disminuye el movimiento en el sentido de avance. El cierre es más rápido, el diseño puede funcionar en cualquier ángulo y con una contrapresión menor. La desventaja es que la tensión del resorte debe ser lo suficientemente baja para permitir que todo el sistema genere la presión requerida.
En cuanto a los cierres operados por piloto, reciben presión hidráulica y una señal que permite que el cierre funcione.

La selección del resorte es donde se producen la mayoría de los errores. Una válvula accionada por resorte con una presión de apertura de 5 psi no funcionará en una tubería alimentada por gravedad que solo proporcione 2 psi. Esto es un fallo de diseño, no de la válvula.Se ofrece más información sobre la mecánica y el uso de cada tipo de cierre en esta guía sobre cómo funcionan las válvulas de retención sanitarias, que también explica por qué los requisitos de higiene modifican la geometría interna.

Tipos que encontrará en el campo

La mayoría de los diseños se agrupan en seis modelos.

La válvula de retención de disco oscilante se caracteriza por un disco que gira. Proporciona la menor caída de presión entre los diseños disponibles y es adecuada para válvulas de gran diámetro. El diseño debe instalarse horizontalmente o con un ángulo muy pequeño respecto a la línea horizontal, y puede sufrir impactos a velocidades elevadas del flujo de agua.
La válvula de retención de bola consiste en una bola montada sobre un orificio. El modelo es pequeño, económico y funciona de manera excelente con líquidos de baja viscosidad. Sin embargo, este diseño rendirá mal con sólidos debido a la incapacidad de la bola para despejar el asiento.
La válvula de retención de elevación consiste en un pistón o un disco que se mueve verticalmente. El diseño es eficaz cuando se emplea una presión elevada, lo que permite un cierre hermético. Se requiere que el diseño se utilice con el flujo dirigido hacia arriba.
La válvula de retención de doble placa o tipo oblea se caracteriza por dos semicírculos combinados en una pequeña oblea. Esta válvula tiene una longitud mínima entre las caras y una presión de apertura baja, lo que hace que este desarrollo sea popular en tuberías de proceso cuando se requiere ahorrar espacio.
La válvula de retención de diafragma consiste en un diafragma flexible que se abre y se cierra mediante su flexión. El diseño no tiene piezas móviles, por lo que es el mejor modelo para aplicaciones limpias y estériles.
Los diseños de disco basculante y axial están diseñados para minimizar el cierre brusco y las sobrepresiones en las tuberías de gran diámetro.

En este catálogo se ofrece un desglose más completo por construcción y aplicación de los tipos de válvulas unidireccionales, que vale la pena leer si se intenta adaptar un diseño a un fluido específico en lugar de a una aplicación general.

Materiales, tamaños y normas

La selección de materiales depende del medio elegido, la temperatura y las prácticas de higiene.

Latón y bronce: metales preferidos para el suministro de agua y las instalaciones de fontanería. Son mecanizables, presentan buena resistencia a la corrosión en agua, son económicos y no resisten ácidos fuertes ni altas temperaturas.
El hierro fundido es una opción económica para grandes tuberías de suministro de agua y alcantarillado. Es pesado y puede corroerse si no se recubre adecuadamente.
Acero al carbono, ASTM A216 WCB: un material común para el transporte de petróleo, gas y vapor a alta temperatura.
Acero inoxidable 304: proporciona buena resistencia a la corrosión en agua y alimentos, y es menos sensible a los productos químicos suaves.
Aceros 316 y 316L: materiales utilizados en aplicaciones que manejan medios sanitarios y agresivos. El molibdeno mejora significativamente la resistencia a los cloruros y los ácidos; el 316L también es un tipo de bajo carbono adecuado para soldar.
Los aceros inoxidables dúplex y los materiales recubiertos de PTFE se utilizan para agua de mar, salmuera y medios muy agresivos.

Para las aplicaciones higiénicas, esto es solo una parte de las especificaciones. También es muy importante garantizar la capacidad de drenar completamente las válvulas, la ausencia de zonas muertas donde el medio pueda entrar en contacto con la contaminación y el uso de sellos que cumplan los requisitos de contacto con alimentos, como EPDM, silicona o PTFE.Las diferencias prácticas entre los dos grados comunes, y cuándo el 304 es realmente suficiente, se exponen en esta guía de selección de acero inoxidable 304 frente a 316.

En cuanto a las conexiones, las formas aceptadas son roscadas (NPT o BSP), bridadas según ANSI, DIN y JIS, versiones tipo oblea y de orejeta, soldadura a tope y tri-clamp para aplicaciones sanitarias. Las clasificaciones de presión van desde PN6 para agua a baja presión hasta la Clase 2500 para aplicaciones de alta exigencia; los tamaños van desde DN15 hasta DN1500 o más. Los documentos normativos de referencia son API 594 para válvulas de retención en general, API 598 para pruebas y 3-A o EHEDG para construcción higiénica. Si una válvula sanitaria no cita una de esas dos normas, pregunte por qué.

Costos

En términos de costo, el material y la certificación utilizados en la fabricación de las válvulas importan mucho más que su tamaño, para sorpresa de muchos. Aquí hay algo de información:

Una válvula de retención de latón de 1/2 pulgada cuesta entre $5 y $15.
Una válvula de retención de acero inoxidable de entre 1/2 pulgada y 1 pulgada cuesta entre $15 y $60.
Una válvula de retención sanitaria tri-clamp de tamaños de entre 1 y 2 pulgadas y fabricada en acero 316L cuesta alrededor de $60 a $250, dependiendo de si cuenta con una certificación 3-A o EHEDG.
Una válvula de retención bridada de tamaño DN100 o superior cuesta varios cientos de dólares o más debido a la clase de presión.

La transición de válvulas de acero inoxidable normales a versiones higiénicas es bastante significativa: el precio se duplica o triplica para el mismo tamaño nominal. Aún así, es una inversión que vale la pena para las empresas de alimentos y farmacéuticas, ya que las válvulas que no se desinfectan fuera de la planta pueden provocar pérdidas significativamente mayores en términos de producción que los costos iniciales. Las cifras actuales para la gama higiénica se exponen en nuestra guía de precios de válvulas de retención sanitarias.

Cómo elegir entre ellas

Responda estas cinco preguntas una por una y la solución a menudo será evidente.

¿Es solo una cuestión de evitar que algo vuelva? En este caso, necesitará una válvula de retención. No gaste dinero en una válvula de control cuando una válvula de retención es todo lo que se requiere, ya que solo complicará su tarea.
¿La aplicación requiere retener algo: una carga, presión o posición? Si la respuesta es sí, entonces una válvula unidireccional con asiento positivo es esencial, posiblemente con un piloto. No se puede utilizar una simple válvula de retención de disco oscilante en una aplicación de carga.
¿Qué presión hay disponible para la apertura? Si esta presión es baja, seleccione un resorte con baja presión de apertura o considere diseños por gravedad o de doble placa. Esta pregunta es responsable de eliminar la mayoría de las opciones incorrectas.
¿Qué tan limpia debe ser la instalación? Cuando el flujo esté relacionado con las industrias alimentaria, de bebidas o farmacéutica, se requerirá un diseño higiénico, material 316L y certificación 3-A o EHEDG.
¿Se producirá la inversión del flujo de repente? Si es así, evite válvulas de retención de disco oscilante sin resorte en tuberías largas. En su lugar, elija un diseño de disco basculante asistido por resorte o axial, o tome otras medidas para proteger la operación contra sobrepresiones.

Dos formas en las que una válvula de retención puede fallar pueden eliminarse mediante el diseño. Los depósitos de suciedad en el asiento son la razón número uno por la que una válvula de retención se queda abierta, y la instalación de coladores y filtros aguas arriba dará sus frutos. Y la posición incorrecta de la válvula representa casi el resto de los problemas. Los criterios prácticos de selección para aplicaciones higiénicas se tratan con más detalle en esta guía sobre cómo elegir la mejor válvula de retención sanitaria para su aplicación.

Preguntas frecuentes

¿Una válvula de retención es lo mismo que una válvula unidireccional?

En fontanería, aplicaciones sanitarias y usos generales de agua, estos dos términos se consideran sinónimos para un producto antirretorno pasivo. En hidráulica y control de procesos, no son lo mismo porque «válvula unidireccional» tiene un significado más amplio, que incluye dispositivos accionados por resorte o controlados por piloto que mantienen o liberan la presión.

¿Se puede instalar una válvula de retención verticalmente?

Depende del diseño. Las válvulas de retención asistidas por resorte, de doble placa y de diafragma pueden montarse en cualquier orientación. Los diseños que dependen de la gravedad —válvulas de retención de disco oscilante y de elevación— requieren que la trayectoria del flujo esté orientada de modo que el cierre vuelva a caer sobre el asiento: horizontal para una válvula de disco oscilante y vertical para una válvula de elevación.

¿Cuál es mejor, una válvula de retención de bola o una de disco oscilante?

No hay un ganador claro en este escenario. En términos de tamaño, eficiencia de costos y capacidades de sellado en fluidos limpios y de baja viscosidad, la válvula de retención de bola será más eficaz que la de disco oscilante. Sin embargo, si se manejan caudales en el extremo superior de la escala, la variante de disco oscilante tiene una caída de presión sustancialmente menor. La desventaja es que la válvula de retención de disco oscilante puede cerrarse bruscamente con facilidad durante una inversión rápida. Por lo tanto, debe considerar el diámetro de la línea, la naturaleza del medio y la rapidez con la que el flujo puede invertirse para tomar su decisión.

¿Qué es la presión de apertura de una válvula de retención?

Sirve como el empuje que proporciona la fuerza suficiente para iniciar el proceso de apertura de la válvula. Las válvulas operadas por gravedad o de doble placa pueden requerir solo una pequeña cantidad para abrirse, mientras que una válvula accionada por resorte puede requerir hasta 1-5 psi. Si su sistema no proporciona suficiente presión para superar la presión de apertura, la válvula permanecerá cerrada y la tubería no permitirá el flujo del líquido.

¿Necesito una válvula de retención 316L o es suficiente con 304?

El 304 es ideal para manejar agua, muchos alimentos y productos químicos no muy agresivos. Para haluros de cualquier tipo, entornos marinos o instalaciones sometidas a lavados intensivos, así como para materiales ácidos o cuando se requiere soldar, se debe utilizar 316 o 316L; el 316L es menos susceptible a la sensibilización en las soldaduras. En aplicaciones farmacéuticas y lácteas, el 316L es el material de elección.

Referencias

Conclusión

En la mayoría de las situaciones que encontrará, una válvula de retención y una válvula unidireccional se refieren a la misma operación: el medio pasa en una sola dirección. La diferencia se nota solo cuando la válvula debe realizar alguna función, como mantener una carga, abrirse contra un resorte o descargar mediante una señal de piloto; este es el momento en que deja de pensar en términos de nombres alternativos y empieza a considerar funciones completamente diferentes.

Elija el dispositivo más sencillo que haga el trabajo y verifique tres cosas antes de realizar un pedido: la presión de apertura en el contexto de su presión existente; el material en el contexto del medio; el diseño en el contexto de la orientación y las condiciones de sobrepresión en la tubería. Si se cumplen estas tres condiciones, la válvula de retención permanecerá allí sin hacer nada durante muchos años, que es lo que usted desea.