Una válvula check y una válvula de bola no son dos versiones de lo mismo. Una válvula check deja pasar el fluido en un solo sentido y se cierra sola cuando el flujo intenta invertirse; nadie la opera. Una válvula de bola es un cierre manual: un cuarto de vuelta de la manija abre o cierra la línea, y se queda donde usted la deje. En la mayoría de las líneas de bombeo se necesitan las dos, una detrás de la otra, cumpliendo dos funciones distintas. Este artículo explica qué hace cada una, dónde va cada una y cómo elegir entre los tres tipos de válvula check que fabricamos.
- Una válvula check protege automáticamente contra el contraflujo. Una válvula de bola ofrece un punto de apertura y cierre deliberado.
- Una válvula de bola no puede hacer el trabajo de la válvula check, y una válvula check no puede hacer el trabajo de la válvula de bola.
- En la descarga de una bomba, el orden habitual es: bomba, luego válvula check, luego válvula de bola.
- Las válvulas check de resorte, de columpio horizontal y de columpio bridada se diferencian principalmente en cómo cierran y en qué posición se pueden montar.
Qué hace una válvula check
Una válvula check, también llamada válvula de retención (non-return valve), es una válvula autoaccionada que se abre cuando el fluido circula en el sentido previsto y se cierra cuando el flujo se detiene o intenta invertirse. No tiene manija ni actuador. El elemento de cierre, un disco o un pistón, se mueve por la acción del propio fluido, de modo que la válvula funciona haya o no alguien vigilando la línea.
Su función es la protección. Cuando una bomba se detiene, la columna de líquido aguas abajo quiere regresar por ella y hacer girar el impulsor en sentido contrario. Cuando dos bombas comparten un cabezal, la que está en marcha empujará flujo hacia atrás a través de su compañera inactiva si nada lo impide. Cuando una línea sube en vertical, lo que está arriba quiere drenarse hacia abajo. En cada caso, una válvula check cercana a la fuente se cierra antes de que el flujo inverso se establezca. Escribimos con más detalle sobre el caso del cambio de bomba en nuestro artículo sobre las válvulas en unidades de distribución de refrigerante, donde las bombas redundantes hacen de la válvula check un accesorio estándar.
Conviene aclarar primero una confusión de nombres. Una válvula check de bola es una válvula check cuyo elemento de cierre es una bola suelta que asienta contra el flujo cuando este se invierte; a pesar del nombre, no es una válvula de bola y no tiene manija. Las nuestras usan un pistón con resorte o un disco con bisagra en lugar de una bola.
Las válvulas check se diferencian en cómo se mueve el elemento de cierre. En una válvula check de columpio, un disco con bisagra se abre con el flujo y se cierra por gravedad, por lo que la orientación importa: la válvula debe montarse de modo que la gravedad ayude a cerrarla. En una válvula check de resorte, un pistón es empujado a la posición de cierre por un resorte, de manera que cierra en el momento en que el flujo se invierte y no depende de la gravedad. Fabricamos ambas, y la elección entre ellas se trata más adelante en este artículo.
Qué hace una válvula de bola
Una válvula de bola es una válvula de aislamiento manual. Una bola con un orificio pasante se ubica entre dos asientos; al girar la manija un cuarto de vuelta, el orificio se alinea con la tubería, y al girarla de regreso, el lado sólido de la bola bloquea el paso. Está pensada para estar totalmente abierta o totalmente cerrada. No se cierra sola, no le importa en qué sentido circula el fluido y mantiene su posición hasta que alguien la cambia.
Su función es el control por una persona: cerrar una derivación para mantenimiento, aislar una bomba para poder dar servicio a una válvula check o a un filtro, drenar un punto bajo, llenar un circuito. Una válvula de bola de paso completo, en la que el orificio de la bola coincide con el diámetro interior de la tubería, agrega muy poca resistencia cuando está abierta, y por eso es la opción habitual para aislamiento en líneas donde la caída de presión importa. Para lo que no sirve una válvula de bola es para estrangular el flujo. Si se deja parcialmente abierta, el flujo se aprieta contra el borde de la bola y desgasta el asiento blando con un patrón que con el tiempo impide que la válvula selle cuando sí se cierra.
Nuestras válvulas de bola de dos piezas son de fundición CF8 o CF8M, con cuerpo soldado herméticamente en lugar de una unión de cuerpo roscada o atornillada, en tamaños de 1/4″ a 4″, con clasificación de 1000 WOG, asientos de PTFE y paso completo. La versión V-2B de pared reforzada tiene una clasificación de −20°C a 180°C. Por qué la unión del cuerpo es soldada y no roscada, y qué elimina eso, es el tema de nuestro artículo sobre la válvula de bola de uso pesado de 1000 WOG; los detalles del producto están en la página de la válvula de bola de dos piezas.
Válvula check vs válvula de bola: las diferencias que importan
La tabla siguiente las pone lado a lado. En resumen: una es protección automática, la otra es control manual, y casi nunca la pregunta es cuál comprar, sino dónde va cada una.
| Válvula check | Válvula de bola | |
|---|---|---|
| Propósito | Impedir el flujo inverso | Abrir o cerrar la línea cuando se requiera |
| Cómo opera | Autoaccionada; el fluido mueve el disco o el pistón | Manija manual de un cuarto de vuelta, o un actuador |
| Sentido del flujo | Solo un sentido; una flecha en el cuerpo indica cuál | Cualquier sentido |
| Orientación de montaje | Tipo columpio: horizontal, o vertical con flujo ascendente. Tipo resorte: no depende de la gravedad; confirme la orientación al hacer el pedido | Cualquier orientación |
| ¿Se puede dejar parcialmente abierta? | No es una posición de ajuste; flota con el flujo | No se recomienda; el estrangulamiento parcial desgasta los asientos |
| Lugar típico en una línea de bombeo | Inmediatamente aguas abajo de la bomba | Aguas abajo de la válvula check, y en el lado de succión, para aislamiento |
| Qué falla si se usa la equivocada | Si se usa una válvula de bola en lugar de la check, no hay protección contra el contraflujo cuando no hay nadie para cerrarla | Si se usa una válvula check en lugar de la de bola, no se puede abrir ni cerrar para dar servicio |
Cuándo se necesita una válvula check, una válvula de bola, o ambas
Se necesita una válvula check dondequiera que el flujo nunca deba invertirse, y una válvula de bola dondequiera que una persona necesite cerrar la línea. En la descarga de una bomba eso significa ambas. La válvula check va lo más cerca de la bomba que sea práctico, para que la columna de líquido tenga la menor distancia posible que recorrer antes de encontrar un disco cerrado. La válvula de bola va aguas abajo de ella, de modo que la válvula check, la bomba y cualquier filtro puedan aislarse para servicio sin drenar el sistema. Una segunda válvula de bola en el lado de succión completa el aislamiento.
Algunos casos se inclinan hacia un lado u otro:
- Bombas redundantes en un cabezal común. Una válvula check en cada descarga es lo que impide que la bomba en marcha recircule flujo en sentido inverso a través de la inactiva. Las válvulas de bola de aislamiento permiten cambiar una bomba mientras la otra sigue funcionando.
- Tubos verticales ascendentes y sistemas de bombas booster o de pozo. Una válvula check de resorte, porque el resorte cierra el pistón sin ayuda de la gravedad; confirme con nosotros la orientación y el sentido del flujo al hacer el pedido.
- Líneas sensibles al golpe de ariete. Una válvula check de resorte, porque el cierre rápido por resorte detiene el flujo inverso antes de que se forme el pico de presión. Una válvula check de columpio cierra más lentamente.
- Tramos horizontales en los que se prefiere que no haya un resorte en la trayectoria del flujo. Una válvula check de columpio horizontal, montada con la tapa hacia arriba para que el disco se cierre por sí solo.
- Líneas bridadas de mayor tamaño y sistemas de agua potable. Una válvula check de columpio bridada, que se desmonta de la línea para servicio y tiene una tapa atornillada para poder inspeccionar el disco sin cortar tubería.
- Un drenaje, un punto de llenado, una derivación a un manómetro. Una válvula de bola sola. Nada aquí necesita protección automática contra el contraflujo; se necesita que una persona pueda abrirla y cerrarla.
Cómo elegir entre válvulas check de resorte, de columpio horizontal y de columpio bridada
Fabricamos tres válvulas check de acero inoxidable, y las diferencias entre ellas son prácticas y no sutiles: cómo cierra la válvula, en qué posición se puede montar, qué rango de tamaños cubre y cómo se conecta a la tubería. La tabla está tomada de las tres páginas de producto; los enlaces llevan a las especificaciones completas y a las hojas de dimensiones.
| Válvula check de resorte | Válvula check de columpio horizontal | Válvula check de columpio bridada | |
|---|---|---|---|
| Acción de cierre | Pistón con resorte; cierra en el instante en que el flujo se invierte | El disco con bisagra cierra por gravedad y por el flujo inverso | El disco con bisagra cierra por gravedad y por el flujo inverso |
| Montaje | No se limita a tramos horizontales; confirme la orientación al hacer el pedido | Horizontal con la tapa hacia arriba, o vertical con flujo ascendente | Horizontal con la tapa hacia arriba |
| Tamaños | 1/2″ a 2″, seis tamaños | 1/2″ a 3″, ocho tamaños | 2″, 3″ y 4″ |
| Material del cuerpo | CF8 o CF8M; resorte en SS304 o SS316 | CF8M | CF8 o CF8M |
| Conexión de extremos | Roscas PT, NPT o PF | Roscas hembra PT; NPT y otras bajo pedido | Bridada, ASME B16.5 Class 150 o JIS B2220 10K |
| Clasificación de presión | Consulte la página del producto | 200 PSI WOG | Según la clase de brida |
| Pruebas | Cada unidad se prueba contra fugas antes del envío | Cada unidad se prueba contra fugas antes del envío; probada según API 598 | Cada unidad se prueba contra fugas antes del envío |
| Dónde encaja | Espacios en línea reducidos, tubos ascendentes, descarga de bombas y cebado | Descarga horizontal de bombas, líneas con cloruros | Descarga de bombas, agua municipal y tratamiento, tuberías cercanas al agua de mar |
Si el tramo es horizontal y se desea el mecanismo más simple posible, la válvula check de columpio no tiene nada que ajustar ni resorte que se fatigue. Si el tramo es vertical, el espacio es reducido o preocupa el golpe de ariete, la válvula check de resorte responde a los tres casos a la vez. La válvula check de columpio bridada es la opción cuando la línea ya es bridada y se desea desmontar la válvula, o abrir la tapa, en lugar de cortar tubería. Cualquiera que elija, siga la flecha de flujo fundida en el cuerpo; una válvula check instalada al revés es un tapón.
Errores comunes con válvulas check y válvulas de bola
Estos son los errores que llegan en las consultas y en los informes de falla. Ninguno es exótico.
- Usar una válvula de bola donde se necesita una válvula check. Una válvula de bola cerrada sí detiene el contraflujo, pero solo mientras está cerrada. En el momento en que se abre para el flujo normal, no ofrece protección cuando la bomba se detiene por una falla. La protección contra el contraflujo tiene que ser automática.
- Usar una válvula check donde se necesita una válvula de bola. Una válvula check no se puede cerrar para aislar un tramo. Si hay que trabajar en la línea, se necesita una válvula con manija.
- Montar una válvula check de columpio en una línea vertical con flujo descendente. La gravedad entonces trabaja para mantener el disco abierto en lugar de cerrarlo, y la válvula no asentará de forma fiable. Use una válvula check de resorte, o monte la válvula check de columpio de modo que el flujo vaya hacia arriba.
- Ignorar la flecha. Toda válvula check tiene una flecha de flujo fundida en el cuerpo. Si se instala en contra de ella, la válvula permanece cerrada.
- Estrangular con una válvula de bola. Una válvula de bola parcialmente abierta desgasta sus asientos. Si necesita regular el flujo, esa es otra válvula; una válvula de bola es para abierto o cerrado.
- Leer WOG como una clasificación para vapor. WOG es una presión de trabajo en frío para agua, aceite y gas. No dice nada sobre servicio en caliente ni vapor.
- Especificar CF8 para un servicio con cloruros por el precio. El ahorro es pequeño frente a un cuerpo con picaduras. Si el fluido contiene cloruros, especifique CF8M tanto para la válvula check como para la válvula de bola.
Materiales y clasificaciones que verá en ambas válvulas
Los mismos dos grados y las mismas convenciones de clasificación aparecen tanto en válvulas check como en válvulas de bola, por lo que conviene leerlos una sola vez. CF8 y CF8M son grados de acero inoxidable fundido definidos en ASTM A351. CF8 es la versión fundida del 304; CF8M es la versión fundida del 316, y la M corresponde al molibdeno que contiene. El molibdeno es lo que mejora la resistencia a las picaduras en fluidos con cloruros, como explica la International Molybdenum Association en su nota sobre los aceros inoxidables con molibdeno. CF8 es la opción estándar para agua, aire y servicio general; CF8M es el que se debe especificar para líneas cercanas al agua de mar, con salmuera o químicamente agresivas.
Las clasificaciones de presión vienen en dos formas. Una cifra WOG, como los 1000 WOG de nuestras válvulas de bola de dos piezas o los 200 WOG de la válvula check de columpio horizontal, es una presión de trabajo en frío para agua, aceite y gas a temperatura ambiente. Una clase de brida, como Class 150, es una clase de presión-temperatura definida en ASME B16.34, y las dimensiones de las propias bridas las fija ASME B16.5; nuestra válvula check de columpio bridada viene taladrada para Class 150 o para el patrón japonés JIS 10K, y la longitud cara a cara es la misma en ambos casos. Las válvulas check bridadas como categoría están cubiertas por API 594. Las pruebas antes del envío siguen API 598, la norma de inspección y prueba de válvulas; toda válvula que enviamos, check o de bola, se prueba primero contra fugas, la válvula check de columpio SC se prueba según API 598, y un informe de prueba de material (mill test report) del material del cuerpo está disponible bajo solicitud.
Preguntas frecuentes
¿Se puede usar una válvula de bola como válvula check?
No. Una válvula de bola solo detiene el flujo mientras alguien la ha cerrado. Cuando está abierta para el servicio normal, deja pasar el flujo en ambos sentidos, por lo que no da protección cuando una bomba se detiene y la línea intenta regresar. Una válvula check se cierra sola en el instante en que el flujo se invierte, sin que haya nadie presente. Si necesita protección contra el contraflujo, instale una válvula check; si además necesita aislar la línea, instale una válvula de bola aguas abajo de ella. Las dos no se sustituyen entre sí.
¿Necesito una válvula check si ya tengo una válvula de bola?
Si la línea puede fluir hacia atrás cuando la bomba se detiene, sí. La válvula de bola le da una forma de cerrar la línea a mano; no hace nada de forma automática. En la descarga de una bomba, la disposición habitual es primero la válvula check, lo más cerca de la bomba que sea práctico, y luego la válvula de bola para aislamiento. En un simple drenaje, punto de llenado o derivación a un manómetro, donde nada necesita protección automática, basta una válvula de bola sola.
¿Qué válvula check funciona en un tubo vertical?
Una válvula check de resorte no depende de la gravedad para cerrar, por lo que no se limita a tramos horizontales; confirme la orientación y el sentido del flujo al hacer el pedido. Una válvula check de columpio depende de la gravedad para dejar caer el disco, por lo que está hecha para tramos horizontales con la tapa hacia arriba, o para tramos verticales solo cuando el flujo va hacia arriba. En una línea vertical con flujo descendente, una válvula check de columpio no asentará de forma fiable. En todos los casos, instale la válvula con la flecha del cuerpo apuntando en el sentido del flujo.
¿Dónde va la válvula check respecto a la bomba y a la válvula de bola?
Inmediatamente aguas abajo de la bomba, antes de la válvula de bola de aislamiento. Colocar la válvula check cerca de la bomba le da a la columna de líquido la menor distancia posible que recorrer antes de encontrar un disco cerrado, lo que limita el giro inverso del impulsor y el pico de presión que le sigue. La válvula de bola va después de la válvula check para que la bomba, la válvula check y cualquier filtro puedan aislarse para servicio. Una segunda válvula de bola en el lado de succión completa el conjunto de aislamiento.
¿Debo elegir CF8 o CF8M?
CF8 es acero inoxidable 304 fundido y es la opción estándar para agua, aire y servicio general. CF8M es 316 fundido; el molibdeno adicional resiste las picaduras por cloruros, por lo que debe especificarse para líneas cercanas al agua de mar, con salmuera o químicamente agresivas. La misma lógica se aplica a la válvula check y a la válvula de bola de la misma línea, así que elija un solo grado para ambas. Ambos grados están definidos en ASTM A351, y el grado indicado en el certificado de material debe decir CF8 o CF8M, no 304 ni 316, cuando el cuerpo es una pieza fundida.
En resumen
Una válvula check detiene el flujo inverso por sí sola; una válvula de bola abre y cierra la línea cuando una persona lo decide. En la descarga de una bomba se quieren ambas, en ese orden. Elija una válvula check de resorte para tramos verticales, espacios reducidos y líneas sensibles al golpe de ariete; una válvula check de columpio horizontal para tramos horizontales donde se prefiere que no haya resorte en la trayectoria; y una válvula check de columpio bridada donde la línea es bridada y se desea desmontar la válvula para servicio. Elija CF8M en lugar de CF8 siempre que haya cloruros, y elija el mismo grado para ambas válvulas. Si desea las especificaciones completas, las tres válvulas check y la válvula de bola de dos piezas están en la página de productos; envíe un número de parte, un plano o una descripción de la línea y la cotizaremos.