La válvula de verificación incomprendida

Con demasiada frecuencia, esta válvula se culpa injustamente cuando ocurren problemas, pero el verdadero culpable es su uso en las aplicaciones incorrectas.

Las válvulas de control pueden ser las válvulas más incomprendidas jamás inventadas. Si menciona las válvulas de retención a la mayoría del personal de la planta, la respuesta típica es "No funcionan". De hecho, ese personal bien puede haber sacado las partes internas o repipado el sistema para evitar la utilización de válvulas de retención. En otras palabras, estas válvulas pueden ser la válvula menos popular en uso en la actualidad.

Este artículo explorará los conceptos básicos de las válvulas de verificación, cómo funcionan, qué tipos hay, cómo seleccionarlos e instalarlos, cómo resolver sus problemas y por qué no siempre son la causa del problema.

En pocas palabras, una válvula de retención permite el flujo en una dirección y evita automáticamente el flujo de espalda (flujo inverso) cuando el fluido en la línea invierte la dirección. Son una de las pocas válvulas automatizadas - que no requieren ayuda para abrir y cerrar. Mientras que algunos pueden estar equipados con dispositivos con ponderado externamente y amortiguados para circunstancias especiales, la mayoría no tiene asistencia externa como se encuentra con control de encendido/apagado u otras válvulas. A diferencia de otras válvulas, continúan funcionando incluso si la instalación de la planta pierde aire, electricidad o presión hidráulica, o el ser humano que podría andar en bicicleta manualmente.

Al igual que con otros tipos de válvulas, las válvulas de retención se encuentran en una gama completa de tamaños, materiales y conexiones finales. Los tamaños de línea varían de 1/8 pulgadas o más pequeñas a 50 pulgadas y más grandes. Están hechos de bronce, hierro fundido, plásticos, acero al carbono, varios grados de acero inoxidable y aleaciones como Hastelloy, Inconel, Monel y Titanium. Las conexiones finales incluyen roscado, soldadura de enchufe, soldadura a tope, brida, ranurada, oblea y tipo de inserción.

Las válvulas de verificación se encuentran en todas partes, incluso en el hogar. Si tiene una bomba de sumidero en el sótano, una válvula de retención probablemente esté en la línea de descarga de la bomba. Fuera de la casa, se encuentran en industrias como la desalinización, el agua y los desechos, los productos químicos, los alimentos y las bebidas, el geotérmico, la minería, el petróleo y el gas, la potencia, la pulpa y el papel, el refinación y más.

La válvula de verificación incomprendida

Al igual que otras válvulas, las válvulas de retención se usan con una variedad de medios: líquidos, aire, otros gases, vapor, condensado y, en algunos casos, líquidos con partículas o lloses. Las aplicaciones incluyen descarga de bomba y compresor, líneas de encabezado, interruptores de vacío, no- alivio de presión de código, líneas de vapor, líneas de condensado, bombas de alimentación química, torres de enfriamiento, bastidores de carga, líneas de purga de nitrógeno, calderas, sistemas de HVAC, utilidades, bombas de presión, bombas de sumidero, lavado {}}} Estaciones y líneas de injections.

Cómo operan

Las válvulas de retención son sensibles al flujo y confían en la presión de la línea y el flujo para abrir y cerrar. El disco interno permite que el flujo pase hacia adelante, lo que abre la válvula. El disco comienza a cerrar la válvula a medida que disminuye el flujo hacia adelante o se invierte, dependiendo del diseño. La función o propósito de una válvula de retención es evitar el flujo inverso. La construcción normalmente es simple con solo unos pocos componentes, como el cuerpo, el asiento, el disco y la cubierta. Dependiendo del diseño, puede haber otros elementos como un tallo, un alfiler de bisagra, brazo de disco, resorte, bola, elastómeros y rodamientos.

El sellado interno del disco de la válvula de retención y el asiento se basan en la presión de línea "inversa" en comparación con la fuerza mecánica utilizada para las válvulas de control de encendido/apagado. Debido a esto, las tasas de fuga de asiento permitidas son mayores para las válvulas de retención que con las válvulas de control de encendido/apagado. MSS SP - 61 "Pruebas de presión de válvulas de acero", publicada por la Sociedad de Estandarización de Fabricantes, es un estándar utilizado por los fabricantes para realizar pruebas de cierre de asiento y concha para válvulas de retención (así como otras válvulas). Los factores que afectan la fuga de la válvula de retención incluyen presión inversa, medios y de qué está hecho el material del asiento (como metal o un elastómero). Las superficies de los asientos de metal y PTFE generalmente permitirán algunas fugas, mientras que los elastómeros como Buna - N y Viton proporcionan un apagado ajustado por burbujas (fuga cero).

Debido a esto, los elastómeros deben considerarse para medios de aire/gas y bajo sellado de presión -. Consideraciones importantes al usar elastómeros para tales válvulas son la temperatura del servicio y la compatibilidad del elastómero con los medios.

¿Cuál es la válvula de verificación ideal?

Independientemente del tipo o estilo de válvula, el servicio gratuito del problema más largo - vendrá de válvulas dimensionadas para la aplicación, no necesariamente el tamaño de la línea. Idealmente, el disco es estable contra la parada interna en la posición abierta cuando fluye o está completamente cerrado cuando no hay flujo o verificación. Cuando se cumplan estas condiciones, no se producirá ninguna charla del disco, evitando así la falla de la válvula prematura. Desafortunadamente, la mayoría de las válvulas de retención se seleccionan de la misma manera que se seleccionan las válvulas de control de encendido/apagado, por tamaño de línea y el deseo del CV más grande disponible. Esto ignora el hecho de que, a diferencia de las válvulas de control de encendido/apagado que tienen actuación (manual, neumática, hidráulica o electrónica), solo las condiciones de flujo determinan el rendimiento interno de la válvula de retención.

Las válvulas internas de verificación son sensibles al flujo, a diferencia de las válvulas de control de encendido/apagado. Si no hay suficiente flujo y presión para abrir completamente la válvula de retención, la charla de ajuste ocurre dentro de la válvula. Esto da como resultado un desgaste prematuro, potencial de falla y una caída de presión más alta que la calculada.

Cada vez que una pieza de metal se frota contra otra parte de metal, el desgaste es un resultado. Eso conduce a una eventual falla del componente en sí. Una falla del componente puede dar como resultado que la válvula no realice su función, que en el caso de una válvula de retención es evitar el flujo inverso. En casos extremos, la falla podría dar como resultado que los componentes se escapen a la línea, causando falla o incumplimiento de otras válvulas o equipos en la línea.

Por lo general, la caída de presión se calcula en función de que la válvula de verificación esté 100% abierta como con las válvulas de control de encendido/apagado. Sin embargo, si el flujo no es suficiente para lograr el abierto completo y la válvula de retención solo está parcialmente abierta, la caída de presión será más alta de lo que se calcula. Esto se debe a que el CV efectivo de la válvula es menor que el máximo cuando la válvula de retención está parcialmente abierta. En esta situación, un CV nominal grande en realidad se vuelve perjudicial para la válvula de retención (a diferencia de las válvulas de control de encendido/apagado). Esto da como resultado la charla del disco y la eventual falla. Tal no es el caso con algunas otras válvulas. Por ejemplo, con una válvula de puerta que está completamente abierta, la cuña está fuera de la ruta de flujo. Por lo tanto, el flujo a través de la válvula no afecta el rendimiento de la cuña si ese flujo es bajo, medio o alto.

Hay varios tipos de válvulas de verificación disponibles. Algunos de los tipos más populares se incluyen a continuación. Todo esto se puede usar para medios limpios. Al igual que con otros tipos de válvulas, se pueden encontrar válvulas de retención especializadas para aplicaciones únicas. Si bien ningún tipo de válvula es bueno para todas las aplicaciones, cada una tiene sus ventajas.

Tomarse el tiempo para contactar al fabricante para ayudar en la selección puede ayudarlo a encontrar el mejor ajuste. Esto es especialmente cierto si tiene problemas con cualquier tipo de válvula de verificación que esté instalada actualmente.

Chequeo de swing

Las verificaciones de swing son un diseño simple que usa un disco unido a un brazo que está articulado en la parte superior de la válvula (en la posición de las 12 en punto). El flujo inverso y la gravedad ayudan a la válvula al cierre. Las verificaciones de swing se pueden usar para la mayoría de los medios y generalmente proporcionan una buena capacidad de flujo. Solo deben instalarse en una posición de flujo horizontal. Esto se debe a que no funcionarán correctamente en las posiciones de flujo vertical. Tampoco tienden a sellar bien en aplicaciones de baja prensa. Estas válvulas de retención varían en tamaño desde ½ pulgadas y más pequeñas a 50 pulgadas y más grandes, y están disponibles con conexiones roscadas, soldadura de enchufe, brida o de soldadura a tope. Las verificaciones de swing suelen ser fáciles de inspeccionar y mantener. En la mayoría de los casos, las reparaciones se pueden realizar con la válvula en la línea. Debido a su diseño, las verificaciones de swing no son válvulas de cierre - debido a la distancia de viaje desde el cierre completo hasta el cierre. Esto significa que son altamente susceptibles a los problemas de martillo de agua. La mayoría de las válvulas de retención de swing se encuentran con ANSI B16.10 Face - a - dimensiones de la cara y permitirán pigging de la línea. Hay una variación de la verificación de swing llamada verificación de disco de inclinación. Sin embargo, esa versión no permite pigging de línea.

Cheque de pistón/poppet

Las válvulas de verificación de estilo de pistón o poppet están disponibles como patrón en línea, inclinado (y -}) o diseños de cuerpo convencionales (90 grados T -}). Todos los tipos se consideran un estilo de válvula de retención silenciosa que evita el martillo de agua y el flujo inverso. Lo hace usando un disco asistido Spring - en línea con el flujo que tiene una distancia de viaje corta, lo que resulta en una válvula de cierre rápida -. Como la velocidad delantera comienza a disminuir, la asistencia de primavera comienza a cerrar el disco. Para el momento en que la velocidad delantera alcanza cero, el disco de la válvula se cierra contra el asiento antes de que pueda ocurrir el flujo inverso, evitando las olas de presión en la línea y evitando así el martillo de agua. La mayoría de los diseños se pueden instalar en cualquier posición, incluido el flujo hacia abajo si se instala el resorte adecuado. Las válvulas de retención de pistón/poppet están disponibles de 1/4 pulgadas a 24 pulgadas y más grandes. El diseño del cuerpo seleccionado determinará la caída de presión; Los diseños en línea proporcionarán el mejor rendimiento de flujo. Las válvulas de retención de pistón/poppet están disponibles con múltiples conexiones finales diferentes, incluidas las conexiones finales especiales enhebradas, con bridas, soldables, etc. Algunas de estas válvulas de retención pueden inspeccionarse y repararse en línea. Idealmente, este estilo de válvula de retención solo debe usarse para un servicio de medios limpios sin partículas.

Verificación de inserción de brida

Las válvulas de retención de inserción de brida son una válvula de control de estilo extremadamente compacta y oblea- para tuberías con bridas. Se usan comúnmente en la línea - y varían de ½ pulgada a 20 pulgadas de tamaño. Este estilo también se considera un tipo de verificación silenciosa que ayuda a prevenir el martillo del agua. En consecuencia, tendrán una primavera interna que ayuda al cierre de la válvula. La verificación de inserción de la brida y su diseño compacto permiten que se agregue a un sistema existente con una alteración mínima de la tubería requerida.

Cheque guiado en el centro

Las válvulas de retención guiadas centrales son otro tipo de válvula de retención silenciosa. También están diseñados para evitar el martillo de agua y el flujo inverso. Este estilo es similar al pistón/poppet. También cae en MSS SP125 y 126 para especificaciones. Están disponibles en estilos con bridas con tamaños de 2 a 24 pulgadas y, a veces, más grandes. Del mismo modo, este estilo es el más adecuado para medios limpios sin partículas.

Cheques de bola

Las válvulas de retención de bola usan una pelota dentro del cuerpo para controlar el movimiento del flujo. Este estilo también se considera un tipo de verificación silenciosa. La pelota es libre de girar, lo que resulta en un desgaste uniforme y una acción de limpieza entre la pelota y el asiento.

Esta característica hace que las verificaciones de pelota sean útiles para medios viscosos. Los controles de bola generalmente se encuentran en tamaños más pequeños de 2 pulgadas y menos. Algunos diseños incluyen un resorte para ayudar en el cierre y para su uso en estilos de grado de 90 - instalados en líneas verticales. Dependiendo del diseño del cuerpo, las caídas de presión con los tipos de bolas pueden ser más altas que con otros tipos de válvulas de retención. Las verificaciones de bola están disponibles en varias conexiones finales, incluidas la soldadura roscada y del socket. Algunos diseños del cuerpo permiten reparación/inspección en línea.

Selección

Among the many factors to consider when selecting a check valve are material compatibility with the medium, valve pressure rating (ANSI), line size, application data (flow, design/operating conditions), installation (horizontal, flow up, or flow down), end connection, envelope dimensions (especially if replacing an existing valve to avoid pipe modifications), leakage requirements, and special requirements such as oxygen cleaning, NACE, CE Mark, etc.

Hay muchos diseños de válvulas de verificación diferentes, siendo los más antiguos y más comunes la verificación de swing.

Resolución de problemas

Al reemplazar una válvula de retención, es útil hacer las siguientes preguntas simples:

¿Por qué estoy reemplazando esta válvula?

¿Cuál fue el problema?

A veces nos ocupamos tan ocupados o absorbidos en otras cosas, olvidamos que la causa puede ayudar con la solución.

Los problemas comunes de la válvula de retención incluyen ruido (martillo de agua), vibración/charla, flujo inverso, adhesivo, fuga, falta de componente, desgaste por componentes o daños. Sin embargo, vale la pena mencionar que normalmente la causa real es el tamaño incorrecto, el resorte y/o el estilo para la aplicación de la válvula de retención. En tales casos, el problema es la aplicación, no la válvula de retención.

Dos de los problemas más comunes con las válvulas de retención son el tamaño incorrecto o la instalación incorrecta. El tamaño incorrecto viene en una de dos formas. Si el CV de la válvula es demasiado pequeño para la aplicación, vería una caída de presión muy alta que podría conducir a un desgaste de la válvula prematura debido a las altas velocidades involucradas. Más comúnmente, si el CV de la válvula es demasiado grande para la aplicación, no habrá suficiente caída de presión creada a través de la válvula de retención para abrirla por completo. Cualquier válvula de verificación que no esté completamente abierta tiene una alta probabilidad de charla que conducirá a una falla prematura de la válvula. La instalación incorrecta implica no tener la cantidad adecuada de tubería recta aguas arriba de la válvula de retención. Idealmente, se desea un mínimo de 10 diámetros de tubería de tubería recta aguas arriba de la válvula de retención. Esto es para garantizar un buen flujo laminar que atraviese la válvula de retención. Las distancias más cortas pueden causar turbulencia y giro de flujo que pueden usar prematuramente cualquier estilo de válvula de retención.

Los ejemplos de algunos otros problemas para las válvulas de retención incluyen flujo inverso y martillo de agua. En ambas situaciones, se desea una válvula de cierre - rápida. El flujo inverso puede ser costoso, especialmente si ocurre en la descarga de una bomba y la bomba gira hacia atrás. El costo de reparar o reemplazar la bomba, más el tiempo de inactividad de la planta, excede con creces el costo de instalar la válvula de retención correcta en primer lugar. Con el martillo de agua, necesita una válvula de control de cierre - más rápida para evitar oleadas de presión y ondas de choque resultantes que ocurren cuando el disco se estrella en el asiento, enviando ruido, vibraciones y sonidos de martilleo que pueden rupiar tuberías y dañar el equipo y los soportes de tubería.

Si faltan las partes internas o exhiben un desgaste excesivo, pueden estar ocurriendo dos factores. Primero, si la válvula de retención seleccionada no tiene suficiente flujo que pase a través de su parada, se necesita una válvula con un CV más bajo para evitar la charla de las partes internas. En segundo lugar, si la válvula de retención se usa en la descarga de un compresor de aire o gas recíproco, se necesita una válvula especial con un diseño amortiguado o un dashpot para manejar un ciclo de frecuencia alto -. Se puede ocurrir pegamento cuando la escala o la suciedad están atrapadas entre el disco y el orificio del cuerpo. La fuga puede ocurrir por daños al asiento o disco o basura simple en la línea. Se necesita un elastómero para proporcionar fugas cero.

Instalación

Al instalar válvulas de retención, apunte a la flecha de flujo en la dirección del flujo para permitir que la válvula realice su función prevista. La flecha de flujo se puede encontrar en el cuerpo o la etiqueta. Asegúrese de que el tipo de válvula funcione en la posición instalada. Por ejemplo, no todas las válvulas de retención funcionarán en una línea vertical con el flujo hacia abajo, tampoco se realizarán las válvulas de retención de pistón T-patern de grado convencional o 90- de grado. El disco en algunas válvulas de retención se extiende a la tubería cuando las válvulas están completamente abiertas. Esto podría interferir con el rendimiento de otra válvula atornillada directamente a la válvula de retención. Como discutimos anteriormente si es posible, instale la válvula de retención un mínimo de 10 diámetros de tubería aguas abajo de cualquier accesorio u otro componente del sistema de tuberías que pueda causar turbulencia. Aviso, dije "si es posible". Después de todo, ¿cuántas válvulas de verificación has visto atornilladas a la descarga de una bomba? ¡Muchos! Una buena fuente de referencia para la instalación de cheques y otros estilos de válvulas es MSS SP-92 "Guía de usuarios de válvulas", publicada por la Sociedad de Estandarización de Fabricantes.

¿Cómo están las válvulas de verificación como puertas?

Por último, me gusta comparar las válvulas de retención con las puertas - si esa puerta está a su oficina u hogar. Por lo general, abres la puerta de tu oficina al comienzo del día y la cierras al final, que es similar a lo que sucede cuando una bomba se enciende y se apaga. Sin embargo, si alguien se para en su puerta y la cena constantemente, se abre y cerró, ¿qué podría pasar? En la mayoría de los casos, los pasadores de bisagra fallarían, ya que son el enlace débil en la operación de su puerta.

Las válvulas de verificación enfrentan una situación similar. Los pasadores, tallos, resortes u otros componentes que están constantemente ciclados pueden fallar. Es por eso que es importante seleccionar correctamente las válvulas de retención para sus aplicaciones específicas. El tamaño de la línea no necesariamente el tamaño de la válvula de verificación es necesariamente. Una válvula de verificación con un CV alto en una aplicación de bajo flujo está condenada desde el inicio. No es la falla de la válvula de retención, es culpa de la selección incorrecta para la aplicación. La válvula de retención seleccionada habría funcionado bien en condiciones de flujo adecuadas. Desafortunadamente, se culpa a la válvula de retención instalada por la falla, cuando en realidad el culpable era la aplicación. Siempre es mejor revisar las condiciones de aplicación y servicio con el fabricante antes de comprar una válvula de verificación para asegurarse de que se seleccionen el estilo y las opciones correctas.