Guía completa de problemas y resolución de problemas de las válvulas de retención

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02/08/2022
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Los fallos de las válvulas de retención se deben, entre otras razones, a técnicas de instalación incorrectas, prácticas de mantenimiento deficientes y una investigación inadecuada antes de la aplicación de la válvula. Estos fallos impiden que las válvulas funcionen correctamente y pueden dañar los sistemas de tuberías, las bombas y los equipos del pozo.

Las válvulas de retención, también llamadas válvulas antirretorno, son dispositivos a través de los cuales el fluido fluye en una sola dirección. Su función es impedir la inversión del flujo de fluido (reflujo) en el sistema al que se aplican. Por lo tanto, el fallo de una válvula antirretorno en un pozo puede provocar el reflujo del fluido hacia el pozo. 

Para evitar fallos en las válvulas de retención, éstas deben instalarse correctamente, someterse a pruebas periódicas para detectar con rapidez fallos inminentes y recibir un mantenimiento adecuado.

En este artículo se explica cómo probar, instalar y montar válvulas antirretorno. También se destacan algunos fallos de las válvulas de retención, con sus síntomas, causas y soluciones.

Cómo comprobar la válvula de retención

Tipos de válvulas antirretorno
Fuente: Pinterest

Las pruebas son necesarias para evitar fallos en las válvulas de retención. Comprobar la integridad de la junta o las fugas en el asiento y la carcasa de las válvulas garantiza que los problemas en las válvulas se detecten rápidamente y que el sistema esté protegido contra fallos.

El éxito de muchas operaciones depende del funcionamiento de la válvula antirretorno del sistema. Por ello, las válvulas antirretorno deben probarse con regularidad para evitar reflujos, golpes de ariete y otras consecuencias de las válvulas antirretorno averiadas. 

Para realizar las pruebas adecuadas, las válvulas de retención deben someterse a la norma MSS SP-61. La MSS SP-61 es una norma ANSI que establece los requisitos adecuados para probar el cierre de la carcasa y el asiento en una válvula de retención.

A continuación se indican las formas de comprobar correctamente las válvulas antirretorno: 

Prueba de la cáscara

Para la prueba Shell, el fluido de prueba es agua, y las válvulas se prueban a una presión mayor o igual a 1,5 veces el valor nominal de 100 grados Fahrenheit, redondeado al siguiente incremento de 25 psi. Los tamaños de válvula y su tiempo de prueba son: 

Tamaños de válvulasTiempo de prueba
< 2inches 15 segundos
2,5 a 6 pulgadas60 segundos 
8 a 12 pulgadas120 segundos 
14 pulgadas y más300 segundos 

Para obtener un resultado satisfactorio, no debe haber fugas en la válvula.

Prueba de cierre del asiento (con agua)

Para esta prueba de cierre del asiento, el fluido de prueba es agua, y las válvulas se prueban a una presión mayor o igual a 1,1 veces el valor nominal de 100 grados Fahrenheit, redondeado al siguiente incremento de 25 psi. Los tamaños de válvula y su tiempo de prueba son:

Tamaños de válvulasTiempo de prueba
< 2 pulgadas 15 segundos
2,5 a 8 pulgadas30 segundos 
10 a 18 pulgadas60 segundos 
20 pulgadas y más120 segundos 

La fuga máxima permitida para las válvulas de asiento metálico es de 40 ml/h de agua por pulgada de tamaño nominal de la válvula. No se permiten fugas en las válvulas de asiento blando.

La fuga máxima permitida después de una hora es de 80 ml para 2 pulgadas, 240 ml para 6 pulgadas, 560 ml para 14 pulgadas y 800 ml para 20 pulgadas.

Prueba de cierre del asiento (con aire)

Para la prueba de cierre del asiento, el fluido de prueba es aire, y las válvulas se prueban a una presión de aire mayor o igual a 80 PSIG. Los tamaños de válvula y su tiempo de prueba son:

Tamaños de válvulasTiempo de prueba
< 2 pulgadas15 segundos
3 pulgadas30 segundos

La fuga máxima permitida para las válvulas de asiento metálico es de 0,4 SCFH/pulgada de tamaño de entrada. Para las válvulas de asiento blando, no se permite ninguna fuga.

Otros métodos de ensayo

Las válvulas antirretorno de tipo elevador y oscilante también pueden probarse mediante la prueba de presión. El eje de la válvula antirretorno de elevación elemento de cierre está situado perpendicularmente a la superficie horizontal. Por el contrario, el eje del elemento de cierre de la válvula de retención basculante y el canal se sitúan casi paralelos a la superficie.

La prueba de presión incluye dos pruebas: La prueba de resistencia, que comprueba si hay fugas en el cuerpo de la válvula, y la prueba de tapa y sellado, que comprueba si hay fugas alrededor de la superficie de sellado.

  • Prueba de resistencia

El líquido de prueba se introduce por la entrada y se cierra la salida. Si no hay fugas observables en el cuerpo de la válvula ni en la tapa, la válvula supera la prueba.

  • Prueba de estanquidad

Se introduce el líquido de prueba por la salida y se cierra la válvula. Si no hay fugas observables en la superficie de sellado, la junta y la empaquetadura, la válvula supera la prueba.

Averías comunes de las válvulas antirretorno y cómo solucionarlas

Válvula de retención de muelle
Fuente: Pinterest

Válvulas de retenciónaunque estén sólidamente construidos y correctamente estructurados, son como cualquier otra pieza de equipo en cuanto a su necesidad de un uso cuidadoso, pruebas y mantenimiento. 

Si la válvula antirretorno no se comprueba o mantiene con la frecuencia debida, puede desarrollar problemas que empeoren con el tiempo y acaben provocando el fallo de la válvula antirretorno.

El fallo de la válvula de retención de la bomba puede deberse a la acumulación de partículas en suspensión en la válvula de retención, y el fallo de la válvula de retención del pozo puede deberse al uso de la válvula en funciones con materiales incompatibles, lo que provoca la destrucción lenta de las piezas de la válvula. Por lo tanto, existen diferentes modos de fallo de las válvulas de retención en sus diferentes funciones y suelen estar causados por una investigación deficiente, una instalación incorrecta y un mantenimiento irregular.

Los fallos de las válvulas antirretorno varían, ya que las válvulas antirretorno son de distintos tipos y, en algunos casos, de distintas piezas. No obstante, a continuación se indican algunos fallos comunes de las válvulas antirretorno: 

Fallos de las válvulas de retención

Fallo de la válvula de retención
Fuente: Pro Boat Mag

Algunos fallos de las válvulas de retención en sistemas de tuberías, pozos y bombas incluyen:

Flujo inverso

El flujo inverso se produce cuando el agua vuelve de la zona de salida a la de entrada. Las válvulas antirretorno son válvulas unidireccionales, y un flujo inverso es una indicación del fallo de la válvula antirretorno.

El reflujo es especialmente desventajoso cuando se produce en operaciones de bombeo de descarga, ya que el reflujo de fluido en la bomba puede hacer que el impulsor gire en una dirección diferente, lo que provocaría daños en la bomba.

Escombros en la tubería 

Los fluidos que circulan por la tubería pueden depositar residuos en las válvulas de retención, lo que puede provocar que la válvula se atasque en posición abierta o cerrada. El mantenimiento irregular de las válvulas de retención favorece la acumulación de residuos durante un largo periodo.

Además, los residuos que se mueven en el fluido a gran velocidad pueden dañar las piezas internas de la válvula. Estas piezas internas rotas de la válvula contribuyen entonces a la acumulación de residuos.

Golpe de ariete

Un golpe de ariete se produce cuando el fluido que circula por la tubería se ve repentinamente restringido o forzado a moverse en otra dirección. Se trata de un aumento de presión o vibración que daña las tuberías, los accesorios y la válvula de retención.

Se trata de un fallo común de las válvulas de retención oscilantes, en el que el reflujo de fluido hace que la válvula se cierre repentinamente, lo que provoca vibraciones de presión en toda la tubería.

  • Junta de asiento defectuosa

Los discos, bolas o tapones de las válvulas de retención se sellan a los asientos mediante juntas, como anillos de elastómero, para garantizar un cierre correcto. Este sellado se produce cuando la presión de entrada cae por debajo de la presión de rotura de la válvula o se produce un reflujo de fluido.

Estos materiales de sellado pierden su capacidad de sellar correctamente con el tiempo debido a la fricción constante y al uso frecuente. Al disminuir la integridad del sellado, los fluidos se filtran a través de las válvulas de cierre, lo que provoca el fallo de la válvula de retención.

  • Flujo de fluidos incoherente 

El fallo de una válvula antirretorno puede provocar interrupciones y fluctuaciones del caudal. Las válvulas de retención garantizan un flujo de fluido constante en una dirección hasta que el fluido se cierra. Por lo tanto, cualquier interrupción o incoherencia del flujo indica que la válvula de retención ha fallado.

Causas de los fallos de las válvulas antirretorno

Fuente: Pro Boat Mag

Texto alternativo: Funcionamiento de la válvula antirretorno

La localización de averías de la válvula de retención de la bomba del pozo y otros modos de averías de la válvula de retención indican que las averías de la válvula son causadas por las acciones y condiciones indicadas a continuación.

  • Prácticas incorrectas de instalación, montaje y mantenimiento 

La instalación, el montaje y el mantenimiento de las válvulas antirretorno, si se realizan de forma incorrecta, pueden provocar graves daños en la válvula. Una instalación incorrecta provoca un desgaste prematuro en la válvula, lo que podría hacer que ésta fallara en la fase inicial de las operaciones.

  • Altas temperaturas 

Las altas temperaturas provocan la dilatación de las piezas de las válvulas y contribuyen a su rápida degradación. También afecta negativamente a la integridad del sellado de la válvula, provocando fugas en la misma. Por lo tanto, las condiciones de alta temperatura provocan fallos en las válvulas antirretorno.

  • Baja presión del fluido

Las válvulas de retención funcionan correctamente con una presión adecuada. La presión insuficiente de los fluidos hace que las válvulas se abran y cierren con frecuencia, lo que provoca el desgaste de las piezas de la válvula. 

Además, la baja presión causada por tuberías obstruidas o anchas afecta negativamente a las válvulas y podría provocar su fallo.

Síntomas, medidas preventivas y soluciones

Válvula antirretorno de bronce
Fuente: Pro Boat Mag

Síntomas 

Los fallos de las válvulas de retención pueden causar daños irreparables en las válvulas y las tuberías. Sin embargo, presentan síntomas que, si se advierten y atienden, pueden evitar daños graves. Algunos de estos síntomas son:

  • Ruido en la válvula: Es un síntoma de golpe de ariete. Las válvulas producen un sonido de martilleo cuando están en funcionamiento. Este sonido se debe al golpeteo del elemento de cierre de la válvula cuando el fluido choca contra él. 
  • Alto consumo de energía: El aumento de los costes energéticos indica un mal funcionamiento de las válvulas. Estos mayores costes se deben a que la válvula no regula la presión de entrada y salida.
  • Desgaste de piezas de válvulas: El desgaste de las juntas de asiento y otros partes de la válvula son indicios de que la válvula está fallando. Además, cuando las piezas de la válvula están pegajosas, la válvula puede estar fallando debido a la edad o a la corrosión.
  • Pérdida de piezas internas: Si los fragmentos de las piezas de la válvula de retención flotan en el fluido y se observa un caudal de fluido bajo, se puede suponer que los residuos en la tubería están obstaculizando el funcionamiento de la válvula.
  • Fugas en tuberías: Las fugas en las juntas de las tuberías y otras conexiones pueden significar un fallo de la válvula, por lo que debe comprobarse la válvula para confirmar la causa de la fuga.
  • Equipos averiados: Las averías en los equipos son señales tardías de válvulas de retención averiadas, ya que se han visto afectados equipos valiosos y los daños sólo pueden corregirse sustituyendo las piezas afectadas.

Medidas preventivas

Golpes de ariete, reflujo y otros fallos de las válvulas de retención pueden prevenirse siguiendo estas guías de mantenimiento: 

  • Válvulas limpias: Asegúrese de que las válvulas se limpian periódicamente de residuos, fragmentos de piezas de válvulas y otras partículas sólidas. Estas partículas se deben enjuagar, y se deben instalar filtros y cubiertas en la válvula para evitar la entrada de partículas sólidas.
  • Instalar y utilizar correctamente la válvula de retención: La instalación de las válvulas antirretorno debe realizarse correctamente y preferiblemente utilizando el fabricante de válvulas's guías de instalación. Se deben utilizar diferentes tipos de válvulas de retención para sus operaciones adecuadas.
  • Lubrique las válvulas con regularidad: Las piezas de las válvulas deben lubricarse para garantizar un funcionamiento sin problemas. La lubricación reduce la fricción en las piezas de la válvula y, por tanto, el desgaste. Esto aumenta la vida útil de las válvulas.

Otros mantenimiento de válvulas de retención y las medidas preventivas incluyen consideraciones en selección de la válvula adecuada tamaños, compatibilidad de materiales y velocidades de reacción de las válvulas.

Soluciones

Por la seguridad de sus válvulas y para evitar que los fallos de las válvulas antirretorno se transformen en fallos del sistema y más costosos reparacioneses posible que tenga que sustituir las piezas de la válvula o la válvula completa. 

Pero en casos menos críticos, la válvula podría repararse apretando los tornillos o retirando los residuos. Algunas soluciones a los fallos de las válvulas de retención son: 

  • Fugas

Las válvulas antirretorno deben someterse primero a pruebas y localización de averías para conocer las zonas exactas de la válvula que presentan fugas y las causas de las mismas. Por ejemplo, las fugas de las válvulas antirretorno oscilantes pueden deberse a pernos aflojados, juntas dañadas o chapaletas en mal estado. Los pernos deben apretarse en los casos necesarios y las piezas reemplazables de la válvula deben sustituirse. 

  • Piezas de válvula dañadas

Las piezas de las válvulas de retención pueden sustituirse si una pieza no funciona y no puede repararse. En algunos casos, en cuanto la pieza de la válvula funciona mal, es más seguro cambiarla de una vez para evitar que esa pieza afecte a todo el funcionamiento de la válvula.

También podría ser necesario sustituir toda la válvula. En situaciones en las que el tamaño, el tipo, el conjunto de cierre o la velocidad de reacción de la válvula son inadecuados para la operación, lo mejor es sustituir toda la válvula.

  • Golpe de ariete

El golpe de ariete puede evitarse utilizando las guías de prevención y mantenimiento mencionadas anteriormente. Aún así, en los casos en los que se produzca un golpe de ariete, independientemente de los procedimientos, primero se debe localizar la tubería en la que se produce el golpe de ariete. 

Cuando se descubren, algunas de las diversas soluciones que pueden aplicarse son la instalación de amortiguadores de golpes de ariete, la liberación de bolsas de aire en la válvula, la sustitución de las conexiones de admisión, la instalación de válvulas limitadoras de presión, etc.

  • Obstrucción valvular 

La obstrucción de la apertura y cierre de las válvulas puede deberse a la acumulación de residuos en la tubería. Otras causas pueden ser piezas atascadas, válvulas mal instaladas o el uso de tamaños de válvula incorrectos.

Las válvulas deben desmontarse para analizar correctamente el problema. Los residuos en las válvulas deben limpiarse, lubricarse y el tamaño de la válvula debe confirmarse con el tamaño de la tubería antes de la reinstalación. 

Montaje de la válvula de retención y guía de instalación

Piezas de válvulas de retención
Fuente: Hpm Mag

Diferentes modos de fallo de las válvulas de retención se producen debido a un montaje e instalación incorrectos de las válvulas. Para que las válvulas se instalen correctamente, deben seguirse las normas y directrices de instalación de válvulas.

A continuación se exponen tres reglas de diseño de tuberías que deben seguirse para una instalación y un funcionamiento eficaces de las válvulas antirretorno:

Normas de diseño de tuberías

Instalación de válvulas antirretorno en condiciones no turbulentas (laminares)

Las tuberías conectadas a las válvulas de retención deben diseñarse rectas, aguas arriba y aguas abajo, ya que las válvulas funcionan mejor con un flujo suave y no turbulento (laminar). 

Se recomiendan cinco veces el tamaño nominal de la tubería (NPS) de tubería recta. Sin embargo, algunas válvulas de retención pueden instalarse con menos tuberías rectas. 

Calcular correctamente el tamaño de la válvula

Para un funcionamiento óptimo de las válvulas antirretorno, es importante dimensionarlas adecuadamente. Las reglas de dimensionamiento aplicadas a las válvulas antirretorno difieren de las de cierre y cierre. dimensionamiento de válvulas de control reglas.

No siempre debe suponerse que los tamaños nominales de las válvulas y de las tuberías coinciden, por lo que los cálculos de tamaño deben realizarse para condiciones de caudal mínimo, máximo y normal.

Instalar en la orientación correcta 

Instalar la válvula conectada a una línea horizontal o vertical es importante para el buen funcionamiento de la válvula. Suelen preferirse las líneas horizontales por la ausencia de efecto de gravedad en las válvulas.

Además, aunque muchas válvulas funcionan cuando se conectan a tuberías horizontales, las válvulas antirretorno de flujo silencioso o axial son mejores en líneas verticales.

Guías de instalación

Los errores en la instalación de las válvulas provocan fallos en las válvulas antirretorno y posibles daños en el sistema de tuberías. Las válvulas antirretorno difieren en tipos y piezas. Por lo tanto, la instalación depende del tipo de válvula de retención. 

No obstante, a continuación se indican algunas prácticas recomendadas para la instalación de válvulas antirretorno de clapeta:

  • Compruebe el interior de la válvula para confirmar que se ha retirado todo el material utilizado en el transporte y almacenamiento.
  • Compruebe el funcionamiento de la trampilla y asegúrese de que funciona libremente hacia la superficie de asiento y hacia atrás.
  • Confirme que no haya materiales en los bordes que puedan hacer que la válvula no selle correctamente.
  • La válvula debe instalarse orientada en el sentido de la flecha de caudal. Asegúrese de que haya una tubería recta de 3 diámetros aguas arriba.
  • Si se instala verticalmente, la dirección del flujo debe ser contra la gravedad (flujo ascendente).
  • Si se instala horizontalmente, debe haber una tapa en la parte superior de la válvula.
  • Las válvulas deben inspeccionarse y probarse después de su instalación para evitar un fallo prematuro de la válvula de retención oscilante.

Los profesionales cualificados y autorizados deben encargarse de la instalación de válvulas antirretorno industriales

Guía de sustitución del asiento de la válvula de retención

Los asientos de válvula son partes esenciales de la válvula de retención. Los elementos de cierre de las válvulas de retención sellan contra los asientos de válvula para garantizar un cierre correcto. 

Los asientos de las válvulas se sustituyen por motivos como: 

  • Desgaste debido a la fricción o a la edad.
  • Desalineación con el elemento de cierre de la válvula de retención durante la instalación.
  • Daños en el asiento por fragmentos y partículas en la superficie del elemento de cierre y en la válvula.

Si los asientos de válvula no se sustituyen, los asientos dañados pueden provocar fugas en la válvula, reflujo y, en última instancia, el fallo de la válvula antirretorno.

Los asientos de las válvulas de retención pueden sustituirse siguiendo estos pasos:

  • El fluido debe drenarse de la tubería.
  • Afloje los pernos y tuercas de conexión, y retire la válvula de la tubería si es necesario.
  • Aflojar y quitar los tornillos de la tapa, así como la tapa de la válvula.
  • Retire la junta y el elemento de cierre de la válvula.
  • Desacople y retire el asiento dañado.
  • Sustituya el asiento por una pieza nueva.
  • Vuelva a montar la válvula con la nueva pieza de asiento.
  • Vuelva a poner la válvula en servicio.
  • Pruebe el asiento de la válvula para asegurarse de que se ha resuelto el problema.

Guía de sustitución del mando de la válvula de retención

Las válvulas antirretorno, a diferencia de otras válvulas, funcionan en su mayoría automáticamente y no requieren un mando in situ o a distancia. De ahí que la mayoría de las válvulas antirretorno no tengan manivelas, vástagos ni actuadores.

Las válvulas antirretorno dependen principalmente de la presión del fluido para abrirse o cerrarse. Cuando la presión del fluido de entrada es superior a la presión de rotura de la válvula, la válvula se abre, y cuando la presión del fluido de entrada es inferior a la presión de rotura o hay reflujo, la válvula se cierra.

Sin embargo, la válvula de retención de cierre tiene un mando y puede controlarse desde el exterior. Las válvulas de retención de cierre se utilizan para aislar y estrangular el flujo de fluido, así como para cerrarlo. 

Los mandos de las válvulas de retención de cierre pueden sustituirse siguiendo estos pasos: 

  • Se debe drenar el fluido de la tubería.
  • La válvula debe colocarse en posición cerrada.
  • Afloje los pernos y tuercas de conexión.
  • Desacople y retire la manija de la válvula.
  • Sustituya la maneta de la válvula antigua por una nueva.
  • Vuelva a montar la válvula con la nueva pieza de la empuñadura.
  • Vuelva a poner la válvula en servicio.
  • Realice una prueba de funcionamiento de la maneta de la válvula para asegurarse de que se ha resuelto el problema.

Conclusión 

Válvula de retención Las averías pueden evitarse si se presta la debida atención al funcionamiento de la válvula. Con unas prácticas adecuadas de instalación, comprobación y mantenimiento, pueden evitarse fallos costosos como los de las válvulas de retención de pozos o bombas.

En este artículo se describen los procedimientos de prueba, las directrices de instalación y las prácticas de mantenimiento adecuadas de las válvulas de retención. También se destacan los fallos de las válvulas de retención, sus síntomas, causas y soluciones.

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