1. Introducción
Válvula de retención versus válvula de globo Representa una decisión fundamental en el diseño de sistemas de fluidos., ya que ambas válvulas se usan ampliamente pero tienen propósitos distintos.
Mientras que una válvula de retención proporciona protección automática contra el flujo inverso, una válvula de globo está diseñada para un control de flujo preciso y un cierre confiable.
La elección de la válvula adecuada afecta la eficiencia del sistema, seguridad, consumo de energía, y requisitos de mantenimiento.
Este artículo presenta una comparación autorizada entre la válvula de retención y la válvula de globo., explorando sus principios de trabajo, tipos, selección de materiales, ventajas y desventajas, y aplicaciones prácticas.
2. ¿Qué es una válvula de retención?
A controlador de el volumen, también conocido como un válvula sin retorno, es un pasivo, Dispositivo de control de flujo unidireccional diseñado para permitir que el fluido se mueva en una dirección predeterminada mientras evita automáticamente el reflujo..
A diferencia de las válvulas accionadas activamente, una válvula de retención no requiere alimentación externa, operando puramente en dinámica de fluidos, gravedad, o fuerzas asistidas por resortes.
Esta simplicidad lo convierte en un componente crítico en la protección de bombas., compresores, y otros equipos sensibles contra daños por flujo inverso, y en el mantenimiento de la estabilidad del sistema en todos los procesos industriales..
El diseño y rendimiento de las válvulas de retención están estandarizados en directrices como API 594, que cubre bridas, arrastrar, oblea, y válvulas de retención para soldar a tope, Garantizar coherencia y confiabilidad en diferentes aplicaciones..
Funciones primarias
Las válvulas de retención realizan varias funciones críticas que impactan directamente la seguridad del sistema., eficiencia, y confiabilidad:
- Prevención del flujo de retroceso: Protege el equipo aguas arriba, como bombas y compresores, de daños causados por el flujo inverso, incluyendo inversión del impulsor de la bomba y cavitación.
- Control de contaminación: Evita la mezcla de flujos de proceso, por ejemplo, agua tratada mezclada inadvertidamente con agua cruda en plantas de tratamiento de agua.
- Mantenimiento de presión: Mantiene la presión del sistema bloqueando el flujo inverso que podría causar caídas de presión., sobretensiones, o inestabilidad del sistema.
Principio de funcionamiento
El funcionamiento de una válvula de retención es impulsado automáticamente por diferenciales de presión:
- Flujo hacia adelante: La presión aguas arriba empuja el elemento de cierre de la válvula. (desct, enchufar, o bola) lejos de su asiento, superar la gravedad o la resistencia del resorte, permitiendo el paso del fluido.
- Flujo inverso: Cuando la presión aguas arriba cae por debajo de la presión aguas abajo, el elemento de cierre es forzado contra el asiento, formando un sello hermético para evitar el reflujo.
Presión, la presión mínima aguas arriba requerida para abrir la válvula, es un parámetro de diseño crítico. Por ejemplo:
- Válvulas de retención oscilantes: 1–5 psi, ideal para baja presión, sistemas de alto flujo.
- Válvulas de retención de elevación asistidas por resorte: 5–15 psi, adecuado para tuberías de alta presión o propensas a sobretensiones.
Tipos de válvula de retención
| Tipo | Características de diseño | Aspectos destacados del rendimiento | Aplicaciones típicas |
| Válvula de verificación de swing | El disco con bisagras se abre; cierre asistido por gravedad | CV ≈ 250 (2-pulgada); ΔP <1 psi@ 100 gpm; ciclo de vida: 100k–500k | Distribución de agua, climatización, sistemas de baja presión |
| Válvula de verificación de elevación | El disco axial se eleva verticalmente; cierre apretado | CV ≈ 200 (2-pulgada); ΔP <3 psi@ 100 gpm; Clase ANSI 300–4500 | Tuberías de alta presión, aceite & gas, agua de alimentación de la caldera |
| Oblea / Válvula de retención de placa doble | Diseño sándwich compacto; encaja entre bridas | CV ≈ 220 (2-pulgada); 50% reducción de peso; 70% huella más pequeña | Químico con limitaciones de espacio, marina, o sistemas industriales |
| Válvula de retención accionada por resorte | Cierre asistido por resorte; reduce el golpe | CV ≈ 180 (2-pulgada); presión de apertura 5–15 psi; vida útil 50k–200k | Tuberías verticales, descarga de la bomba, sistemas sensibles a sobretensiones |
Selección de materiales para válvulas de retención
La selección de materiales apropiados para las válvulas de retención es fundamental para asegurar la durabilidad, resistencia a la corrosión, resistencia a la erosión, y confiabilidad operativa bajo diferentes presiones, temperaturas, y química de fluidos.
| Componente | Materiales comunes | Rango de temperatura (°C) | Compatibilidad de fluido | Consideraciones de selección |
| Cuerpo | Acero carbono (ASTM A105), 316L de acero inoxidable (ASTM A351), Dúplex 2205 (ASTM A890) | -29 a 425, -269 a 815, -40 a 315 | Vapor, aceite, agua, quimicos, agua de mar | Acero al carbono para servicio general.; 316L para medios corrosivos; Dúplex 2205 para aplicaciones de alta resistencia y en alta mar |
| Elemento de cierre (Desct / Enchufar / Solapa) | Acero carbono + Estelitas 6, 316L SS, 316L recubierto de PTFE | Arriba a 815 (Estelitas), arriba a 815 (316l), arriba a 260 (PTFE) | Lodos abrasivos, fluidos corrosivos, aplicaciones sanitarias | Ruidoso (Estelitas) por la erosión; PTFE para alimentos, farmacéutico, y fluidos de baja temperatura |
| Primavera | 302 Acero inoxidable, Inconel X-750 | -200 a 315 (302 SS), -269 a 650 (Inconel X-750) | Agua, aire, vapor, turbinas de gas | Material elegido para mantener la elasticidad bajo temperatura y presión de funcionamiento.; servicio de alta temperatura requiere Inconel |
| Asiento / Sello | Metal (Estelitas, Acero inoxidable), Suave (PTFE, Elastómeros) | -200 a 450 | Fluidos de alta temperatura, medios corrosivos, servicio sanitario | Asientos blandos para aplicaciones de cierre hermético y de baja presión; Asientos metálicos para fluidos abrasivos o de alta temperatura. |
Ventajas
- Pasivo, Operación confiable: No se requiere energía externa; MTBF normalmente de 5 a 10 años.
- Caída de baja presión: La mayoría de los diseños mantienen ΔP <3 psi, reduciendo la energía de bombeo y los costos operativos.
- Compacto y rentable: Los diseños de oblea y de placa doble ahorran espacio y tiempo de instalación; Costo inicial significativamente más bajo que las válvulas de globo..
- Mantenimiento simplificado: Pocas piezas móviles permiten una inspección y revisión rápidas (1–2 horas versus 4 a 6 horas para las válvulas de globo).
Desventajas
- Sin regulación de flujo: No se puede modular el flujo; sólo apto para servicio on/off.
- Sensible a la dirección del flujo: Una instalación incorrecta puede provocar un fallo inmediato.
- Riesgo de martillo de agua: Los controles de giro de cierre rápido pueden generar ruido >100 dB y acelerar el desgaste del asiento/disco.
- Sensibilidad a la turbulencia: Requiere una longitud de tubería recta aguas arriba (5–10 diámetros) para evitar vibraciones y desgaste prematuro.
Aplicaciones de las válvulas de retención
Las válvulas de retención se utilizan ampliamente en sistemas donde prevención de reflujo, seguridad, y mantenimiento de presión son críticos:
- Tratamiento de agua: Evita que el agua tratada regrese a los tanques de agua cruda., Garantizar la seguridad del proceso y el cumplimiento de las normas de la EPA..
- Aceite & Gas: Las válvulas de retención de elevación bloquean el reflujo de hidrocarburos en bocas de pozo y tuberías, reducir el riesgo de incendios o explosiones (API 521 obediente).
- Generación de energía: Las válvulas de retención accionadas por resorte en las líneas de retorno de condensado y agua de alimentación de la caldera evitan el flujo inverso y la cavitación de la bomba., manteniendo la eficiencia >99%.
- Farmacéutico & Procesos Sanitarios: Válvulas de retención tipo wafer o de doble placa (316l, electropulido) Prevenir la contaminación cruzada en líneas estériles o API..
- climatización & Distribución de agua: Las válvulas de retención giratorias garantizan un flujo unidireccional en las bombas, sistemas de enfriamiento, y redes municipales de agua.
3. ¿Qué es una válvula de globo?
A válvula de globo Es una válvula de movimiento lineal diseñada principalmente para regulación de flujo y cierre positivo.
Su construcción interna normalmente incluye un mueble disco o enchufe y un estacionario asiento,
permitiendo un control preciso del flujo de fluido a través del cuerpo de la válvula.
A diferencia de las válvulas de retención, Las válvulas de globo requieren operación manual o accionada, Proporcionar a los operadores la capacidad de modular el caudal o aislar completamente secciones de un sistema de tuberías..
Las válvulas de globo tienen una amplia referencia en normas como API 602 (para válvulas de globo de acero) y ASME B16.34, Garantizar un rendimiento uniforme en aplicaciones industriales..
Funciones primarias
Las válvulas de globo están diseñadas para brindar precisión, desempeñando tres funciones clave en el proceso:
- Estrangulamiento del flujo: Mantiene los caudales dentro de tolerancias estrictas (±1–2%) para procesos que requieren estabilidad (p.ej., dosificación química, suministro de vapor de turbina).
- Regulación de presión: Reduce la alta presión de entrada a un nivel más bajo., presión de salida estable (p.ej., 1,000 psi a 100 psi para protección de equipos aguas abajo).
- Aislamiento encendido/apagado: Proporciona un cierre hermético (ISO 5208 Clase VI para diseños de asiento blando) para fluidos peligrosos o valiosos (p.ej., químicos tóxicos, productos farmacéuticos de alta pureza).
Principio de funcionamiento de la válvula de globo
Funciona vía activa., movimiento de tallo lineal, controlado por un actuador:
- Completamente abierto: El actuador retrae el vástago., alejando el disco del asiento.
El fluido fluye a través del canal interno de la válvula. (Z-, Y-, o en forma de ángulo), con flujo máximo logrado cuando el disco está completamente retraído. - Estrangulador: El actuador extiende parcialmente el vástago., Colocar el disco a medio camino entre abierto y cerrado..
La separación entre el disco y el asiento dicta el caudal; las separaciones más pequeñas reducen el flujo y aumentan la caída de presión. (una característica de diseño deliberada para la regulación). - Completamente cerrado: El actuador extiende completamente el vástago., presionando el disco firmemente contra el asiento.
Los diseños con asiento de metal alcanzan la norma ISO 5208 Fuga clase IV (<0.01 cm³/min), mientras que los diseños con asiento blando alcanzan la Clase VI (<0.0001 cm³/min).
Tipos de válvula de globo
Las válvulas de globo se clasifican según geometría de ruta de flujo, orientación del tallo, y requisitos funcionales, permitiendo a los ingenieros seleccionar el diseño óptimo para una presión específica, fluir, y restricciones de instalación.
| Tipo | Características de diseño | Métricas clave de rendimiento | Aplicaciones típicas |
| Válvula de globo de paso directo | Válvula de globo estándar con paso de flujo en forma de S; tallo vertical | CV ≈ 20-150 (2-pulgada); ΔP hasta 30 psi | Estrangulamiento general y aislamiento en agua., vapor, y tuberías químicas |
| Válvula de globo angular | El flujo entra por un lado y sale a 90°.; diseño de un solo deflector | CV ≈ 18-140 (2-pulgada); Turbulencia reducida, drenaje más fácil | Sistemas que requieren cambio de dirección, como líneas químicas o de vapor |
| Válvula de globo tipo Y | Vástago y disco montados en ángulo. (típicamente 45 °) al asiento; flujo directo | CV ≈ 25-160 (2-pulgada); ΔP se redujo entre un 20% y un 30% frente a. globo recto | Medios de alta presión o erosivos; Minimiza la resistencia al flujo y la pérdida de energía. |
| Válvula de globo de retención y parada | Combina funcionalidad de globo y cheque; Puede actuar como cierre manual o prevención automática de reflujo. | CV ≈ 20-120 (2-pulgada); presión de apertura ajustable | Líneas de descarga de bombas y sistemas de procesos críticos que requieren aislamiento y protección contra reflujo. |
| Válvula de globo de tapón equilibrado | Disco o tapón diseñado para equilibrar las fuerzas hidráulicas., reduciendo el empuje del vástago | CV ≈ 30-200 (2-pulgada); adecuado para diferencial de alta presión | Vapor de alta presión, inyección química, y tuberías de gran diámetro donde el par de accionamiento es crítico |
| Válvula de globo con asiento expandible | El asiento se expande o se mueve para mejorar el sellado bajo presión. | Cierre hermético Clase VI (ISO 5208) | Aplicaciones que exigen cero fugas, p.ej., Líneas químicas y farmacéuticas de alta pureza. |
Selección de materiales para válvulas de globo
La selección de materiales es un aspecto crítico del diseño de válvulas de globo., ya que afecta directamente resistencia a la corrosión, resistencia a la erosión, tolerancia a la temperatura, resistencia mecánica, y confiabilidad a largo plazo.
| Componente | Materiales comunes | Rango de temperatura (°C) | Compatibilidad de fluido | Consideraciones de selección |
| Cuerpo / Capó | Acero carbono (ASTM A216 WCB), 316 SS (ASTM A351), Aleación 20, Dúplex 2205 | -29 a 425, -269 a 815, -40 a 315 | Vapor, agua, aceite, ácidos, quimicos | Acero al carbono para servicio general.; acero inoxidable para la corrosión; dúplex/aleación 20 para productos químicos agresivos |
| Desct / Enchufar | 316 SS, Acero al carbono con revestimiento de estelita 6, Monel, Hastelloy | Arriba a 815 | Lodos abrasivos, fluidos corrosivos o de alta temperatura | Estelitas 6 para resistencia a la erosión; Monel/Hastelloy para medios altamente corrosivos |
| Provenir | 17-4 PH SS, 410 SS, Inconel X-750 | -200 a 650 | Operación de ciclo alto, vapor, fluidos quimicos | Alta resistencia, material poco irritante; crítico para válvulas accionadas |
| Asiento / Sello | PTFE, Grafito, Grafito flexible, Metal a metal | -200 a 450 | Vapor, quimicos, fluidos de alta pureza | Asientos suaves (PTFE, grafito) para un cierre hermético a bajas temperaturas; Asientos metálicos para medios abrasivos y de alta temperatura. |
| Embalaje / Juntas | PTFE, Grafito flexible, Herida en espiral | -200 a 450 | Vapor, químico, fluidos de alta temperatura | La elección depende de la temperatura., presión, y medios; garantiza un funcionamiento hermético |
Ventajas
- Control de flujo preciso: Ofrece una excelente capacidad de aceleración con características predecibles..
- Apagado confiable: Puede lograr un cierre hermético (metal con metal o asiento blando), Adecuado para aislamiento y mantenimiento..
- Actuación flexible: compatibles con manuales, eléctrico, neumático, o actuadores hidráulicos.
- Durable para alta presión / Temperatura: La construcción robusta soporta condiciones extremas en aplicaciones industriales..
Desventajas
- Mayor caída de presión: La geometría de la ruta de flujo provoca un Cv más bajo y un ΔP más alto en comparación con las válvulas de paso directo., aumentar la energía de bombeo.
- Más grande y más pesado: Las válvulas de globo son más voluminosas y pesadas que las válvulas de retención comparables., aumento de los requisitos de espacio de instalación y soporte estructural.
- Manual / Requerido actuación: No puede funcionar automáticamente como las válvulas de retención.; requiere la intervención del operador o del actuador.
- Mayor costo inicial: Más componentes, mecanizado, y los materiales hacen que las válvulas de globo sean entre un 50% y un 70% más caras que las válvulas de retención de tamaño similar.
Aplicaciones de las válvulas de globo
Las válvulas de globo se utilizan ampliamente en sistemas que requieren control de flujo preciso, cierre confiable, y manejo de la presión:
- Químico & Petroquímico: Estrangulamiento y dosificación de fluidos corrosivos o reactivos.; Diseños con asiento blando o adornos de aleación para medios agresivos..
- Vapor & Sistemas Térmicos: Agua de alimentación de la caldera, distribución de vapor, e intercambiadores de calor;
Los diseños de tapón tipo Y o equilibrado reducen el par de accionamiento en vapor a alta presión. - Generación de energía: Agua de alimentación, agua de enfriamiento, y control de vapor auxiliar; Garantiza un cierre hermético y protección de la bomba..
- Agua & Aguas residuales: Regulación de flujo, dosificación química, y tubería direccional (globos angulares) con mínima fuga.
- Farmacéutico & Alimento: Líneas estériles o de alta pureza; 316L acero inoxidable, electropulido, Asiento blando para CIP y prevención de contaminación cruzada..
- Aceite & Gas: inyección de tubería, descarga del compresor, y líneas de hidrocarburos de alta presión; Las variantes de control de parada combinan control de flujo y prevención de reflujo..
4. Comparación completa: Válvula de retención versus válvula de globo
Seleccionar el tipo de válvula apropiado es crucial para eficiencia del sistema, fiabilidad, y costo del ciclo de vida.
La válvula de retención y la válvula de globo cumplen funciones distintas y están optimizadas para diferentes requisitos operativos.. La siguiente comparación resalta sus diferencias clave.:
| Característica / Aspecto | Controlador de el volumen | Válvula de globo | Análisis / Trascendencia |
| Función primaria | Automático prevención de reflujo | Regulación y cierre de caudal. | Las válvulas de verificación funcionan pasivamente, mientras que las válvulas de globo proporcionan control manual o accionado |
| Tipo de operación | Pasivo, automático | Manual o accionado | Las válvulas de retención no requieren alimentación externa; Las válvulas de globo necesitan volante o actuador. |
| Dirección de flujo | Solo ida | Flujo bidireccional posible pero diseñado para flujo controlado | Las válvulas de retención no pueden acelerar; Las válvulas de globo pueden modular el flujo con precisión. |
| Control de flujo / Estrangulador | No es posible | Excelente capacidad de aceleración (lineal o de igual porcentaje) | Las válvulas de globo son las preferidas en aplicaciones de control de procesos. |
| Caída de presión (ΔP) | Bajo (típicamente <3 psi) | Mayor debido al recorrido del flujo en forma de S | Las válvulas de retención minimizan la energía de bombeo; las válvulas de globo aumentan ΔP, lo que puede requerir bombas más grandes |
| Rendimiento de apagado | Moderado (asiento de metal o blando) | Se puede lograr un cierre hermético (ISO 5208 Clase VI) | Las válvulas de globo ofrecen un mejor aislamiento, Crítico para el mantenimiento y fluidos peligrosos. |
| Respuesta a los aumentos repentinos de flujo / Golpe de ariete | Sensible; los controles oscilantes pueden cerrarse de golpe | Menos sensible; Se puede modular para evitar sobretensiones. | Las válvulas de retención asistidas por resorte reducen los portazos; Las válvulas de globo permiten un cierre controlado para evitar picos de presión. |
Complejidad del mantenimiento |
Simple; menos partes móviles (2–5 componentes) | Más complejo; múltiples componentes (provenir, desct, asiento, embalaje) | Las válvulas de retención son más rápidas de inspeccionar y reparar; las válvulas de globo requieren un tiempo de inactividad más prolongado |
| Consideraciones de instalación | Sensible a la dirección; uso eficiente del espacio (oblea/placa dual) | Huella más grande; orientación flexible pero requiere apoyo | Las válvulas de retención deben seguir las marcas de flujo.; Las válvulas de globo necesitan suficiente espacio para el funcionamiento del vástago. |
| Flexibilidad de materiales | Acero carbono, acero inoxidable, dúplex, Recubierto de ptfe | Acero carbono, acero inoxidable, aleaciones, asientos blandos/metálicos | Ambos pueden admitir fluidos corrosivos y de alta temperatura., pero las válvulas de globo a menudo requieren materiales internos más precisos para estrangular |
| Aplicaciones típicas | Descarga de la bomba, alimentación de caldera, tratamiento de agua, aire comprimido, lineas sanitarias | Control de procesos, vapor, dosificación química, farmacéutico, aislamiento de alta presión | Las válvulas de retención están centradas en la seguridad; Las válvulas de globo están centradas en el control. |
| Costo | Costo inicial más bajo (50–70% menos que las válvulas de globo) | Mayor costo inicial debido al mecanizado y componentes. | El costo del ciclo de vida depende de la función; Las válvulas de globo pueden reducir las pérdidas operativas en procesos controlados. |
5. Conclusión
La válvula de retención y la válvula de globo son complementarias, no intercambiables. Utilice un controlador de el volumen cuando necesitas automático, protección pasiva contra flujo inverso (protección de la bomba, servicio sin devolución).
Utilice un válvula de globo cuando lo necesitas control flujo o requieren un cierre positivo con buena capacidad de modulación.
La selección correcta requiere atención al rendimiento hidráulico. (Cv y ΔP), comportamiento transitorio (golpe de ariete),
Características de los medios (erosión, sólido, temperatura), mantenibilidad, y costo del ciclo de vida.
Donde los sistemas necesitan ambas funciones, Es una práctica común de ingeniería emparejar una válvula de globo. (para aislamiento/control) con válvula de retención (para la prevención de reflujo) aguas abajo o aguas arriba según corresponda.
Preguntas frecuentes
¿Se puede utilizar una válvula de retención para controlar el flujo? (estrangulador)?
No, las válvulas de retención son dispositivos de encendido/apagado que no pueden modular el flujo..
Intentar acelerar con una válvula de retención provoca que el disco se agite (tener puesto) y flujo inconsistente. Utilice una válvula de globo para aplicaciones de estrangulación..
¿Puede una válvula de globo prevenir el reflujo??
Sí, las válvulas de globo se pueden cerrar para evitar el reflujo., pero no están diseñados para este propósito.
Las válvulas de retención son más confiables (pasivo, no se requiere actuación) y rentable para la prevención del reflujo.
El uso de una válvula de globo como válvula de retención aumenta los costos de energía y las necesidades de mantenimiento..
¿Qué válvula causa más pérdida de presión: globo o retención??
Generalmente una válvula de globo causa más pérdida de presión. (es decir., menor CV) que una válvula de retención axial o de paso total del mismo tamaño nominal.
Los valores exactos dependen del diseño y el ajuste de la válvula.; Utilice siempre los datos Cv/ΔP del fabricante..
¿Cómo reduzco el golpe de ariete causado por el cierre de una válvula de retención??
Las opciones incluyen especificar una verificación de cierre lento o amortiguada por resorte., agregar un amortiguador/acumulador hidráulico, instalación de tanques de compensación, o controlar el perfil de parada de la bomba impulsora.
