FAQ
Válvulas y accesorios de seguridad
Aquí encontrará respuestas a las preguntas sobre válvulas de rebose y reguladoras de presión que se nos plantean con especial frecuencia.
Si tiene alguna pregunta especial, póngase en contacto con nosotros. Estaremos encantados de ayudarle y aconsejarle.
¿Qué es una válvula de seguridad?
Una válvula de seguridad tiene una única finalidad: Proteger contra sobrepresiones inadmisibles en sistemas o partes de sistemas, que provocarían la rotura del sistema. Una válvula de seguridad es una protección mecánica que se activa si fallan todos los demás dispositivos de regulación, control y rebose y se produce una presión inadmisiblemente alta en un recipiente, tanque de almacenamiento, tubería o similar. Esto puede ocurrir, por ejemplo, por un fallo del sistema de refrigeración, una dosificación incorrecta o una tubería de desagüe obstruida. Si la presión en un depósito protegido por una válvula de seguridad sube por encima de un valor admisible, la válvula se abre y permite así que parte del medio presurizado salga del depósito. Esto hace que la presión vuelva a bajar. Cuando la presión ha descendido lo suficiente, la válvula de seguridad se cierra. Por eso, una válvula de seguridad no deja escapar todo el contenido del depósito, sino sólo lo necesario para volver a bajar la presión a un valor admisible.
Diseño / Función
Una válvula de seguridad accionada por muelle es un componente mecánico que consta de las siguientes partes principales: asiento, anillo cónico, anillo de carrera, resorte, vástago y un tornillo de presión para ajustar la precarga del resorte. Estos componentes están instalados en un cuerpo con conexiones para las tuberías de entrada y salida y una cubierta para el resorte.
El fluido entra en la válvula de seguridad verticalmente desde abajo a través de la tubería de alimentación. En funcionamiento normal, el disco de la válvula se asienta en el asiento de la válvula y cierra la abertura. La fuerza necesaria la aplica el muelle, que está sujeto entre un disco de válvula superior fijo y otro inferior móvil. El tornillo de presión, que determina la posición del disco de válvula superior, puede utilizarse para ajustar la contracción del muelle, lo que se traduce en el pretensado del muelle y, por tanto, en la presión de respuesta. El vástago sirve de guía para el obturador y transmite la fuerza del muelle a través del asiento del muelle. El asiento tiene un diámetro interior definido, que se utiliza para determinar el caudal másico máximo que puede descargar la válvula, teniendo en cuenta el coeficiente de caudal.
En estado cerrado, la fuerza del muelle F1 supera a la fuerza del medio F2. Si aumenta la presión en el sistema y, por tanto, la fuerza F2, la fuerza del muelle F1 ya no puede mantener la válvula completamente cerrada por encima de una determinada presión. La válvula emite un suave silbido. Este es el punto de respuesta de la válvula de seguridad (punto de respuesta = presión más baja a la que la válvula de seguridad presenta fugas audibles). Si la presión sigue aumentando, la válvula de seguridad se abre por completo y el fluido puede salir.
Se distingue entre válvulas de seguridad con diferentes características de apertura. El comportamiento de apertura de una válvula puede representarse más claramente en un diagrama carrera-presión (figura 4) como una curva de histéresis. La carrera se representa en función de la presión. La presión máxima de funcionamiento normal es aproximadamente el 85% de la presión de ajuste de la válvula. Cuando se alcanza la presión de ajuste (1), la válvula de seguridad se abre. Inicialmente en proporción al aumento de la presión, en el "punto pop" (2) bruscamente hasta su carrera máxima. Esto se consigue aumentando el área de contacto de la presión. Cuando la válvula está cerrada, la presión sólo actúa sobre el cono. Cuando la válvula de seguridad está abierta, la presión se aplica también al anillo de carrera. Esto aumenta bruscamente la fuerza y la válvula de seguridad se abre. La presión a la que la válvula de seguridad alcanza su apertura total es la presión de apertura (3) de la válvula de seguridad. La diferencia de presión entre la presión de tarado y la presión de apertura se denomina diferencia de presión de apertura.
Si la presión desciende por debajo de la presión de tarado (4), la válvula de seguridad cierra primero lentamente y después de forma brusca. La diferencia de presión entre la presión de cierre (5) y la presión de respuesta se denomina diferencia de presión de cierre. Está causada por el flujo impulsivo del fluido circulante y el aumento del área de contacto de presión por el anillo de elevación de la válvula de seguridad. Dependiendo del tipo (válvula normal o válvula de elevación total) y del medio (compresible o incompresible), la válvula de seguridad debe mantener determinados diferenciales de presión de apertura o cierre (según DIN EN ISO 4126-1 y AD2000-A2):
Diferencia de presión de apertura
• 10% para válvulas de seguridad normales y proporcionales (todos los medios)
• 5% para válvulas de seguridad de elevación total (todos los medios)
Diferencia de presión de cierre:
• 10% para medios compresibles (ambos tipos)
• 20% para medios no compresibles (ambos tipos)
Para las válvulas de elevación total, existe el requisito adicional de que la proporción de la carrera hasta la apertura repentina (válvulas de seguridad proporcionales según AD2000-A2) no debe superar el 20% de la carrera total.
Con el tercer tipo de válvula de seguridad, la válvula de seguridad proporcional, la carrera de la válvula de seguridad aumenta o disminuye casi continuamente con el aumento o la disminución de la presión. No se produce una apertura repentina sin aumento de presión en un rango superior al 10% de la carrera. Tras responder, estas válvulas de seguridad alcanzan la carrera necesaria para que el caudal másico se descargue dentro de un aumento de presión máximo del 10% (DIN EN ISO 4126-1 y AD2000-A2).
Variantes
Para la adaptación individual de la válvula de seguridad a las condiciones de la instalación se dispone de diferentes variantes de los componentes individuales de la válvula.
Elevación
Para la apertura y elevación manual de la válvula de seguridad, existe la opción de una versión con elevación giratoria o de palanca.
Con la elevación giratoria, el husillo se levanta girando una tuerca con relieve en la tapa de resorte de la válvula de seguridad. De este modo se levanta el cono del vástago. Esto crea un espacio entre el asiento y el disco y el fluido puede fluir a través de la válvula de seguridad. La elevación rotativa se suele utilizar con válvulas roscadas de hasta 2'' y en una aplicación para aire y agua.
En la elevación por palanca, al tirar de una palanca el vástago y el disco se levantan del asiento. La elevación por palanca se utiliza sobre todo con válvulas de seguridad de brida y válvulas de vapor. Para estas últimas, la instalación de una elevación por palanca es obligatoria. También existe una versión sin elevación.
Tornillo de bloqueo (opción A01)
Si la válvula de seguridad del sistema debe cerrarse y sellarse más allá de su presión de ajuste, por ejemplo para una prueba de presión, se utiliza un tornillo de bloqueo. Éste se enrosca en un orificio roscado previsto a tal efecto en la tapa de la válvula desde la parte superior hasta el vástago. Esto impide que la válvula de seguridad se abra. Después de la prueba de presión, es imprescindible volver a retirar el tornillo de presión, ya que, de lo contrario, la válvula de seguridad no podrá abrirse ni siquiera en caso de emergencia. El orificio roscado de la tapa debe cerrarse de nuevo con un tornillo corto con función de sellado.
Sensor de apertura (opción S62)
Se ofrece un sensor de apertura para controlar la respuesta de una válvula de seguridad. Al igual que el tornillo de bloqueo, se enrosca en el tapón desde arriba. Se activa cuando la válvula de seguridad alcanza su apertura completa. De este modo, se informa directamente al centro de control del sistema en el que está instalada la válvula de seguridad de que ésta se ha disparado. En algunas series, el sensor también puede instalarse en el lateral.
Estanco al gas / Abierto
Con algunos medios, puede ser necesario proteger el entorno de las influencias del medio incluso cuando la válvula de seguridad responde. Para ello, Goetze ofrece válvulas de seguridad en diseño estanco al gas. Sin embargo, si el medio no supone un peligro para el medio ambiente, se puede seleccionar una versión abierta o no estanca al gas.
Fuelle / Diafragma
Si la cámara de muelles también debe protegerse del medio en caso de respuesta, se recomienda utilizar un fuelle. Éste proporciona una conexión estanca al gas entre el orificio de salida y la cavidad del muelle, de modo que el medio no puede penetrar en la cámara de muelles a través de la guía del vástago. De este modo, también se evita que las piezas deslizantes se ensucien o se peguen entre sí y se garantiza que la válvula funcione perfectamente incluso con medios pegajosos o viscosos. Independientemente de si la contrapresión es externa o interna, la presión de respuesta de la válvula sigue siendo la misma. La contrapresión inherente puede acumularse en la salida de la válvula de seguridad en caso de soplado, dependiendo del dimensionamiento y diseño de la línea de soplado instalada.
Si no es necesario compensar la contrapresión y el medio es neutro, una membrana de elastómero o un fuelle de elastómero pueden impedir que el medio entre en la cámara del muelle en lugar de un fuelle metálico, dependiendo del tipo de válvula.
Comparación
Existen diferentes tipos de válvulas que cumplen distintas tareas en los sistemas y requieren las homologaciones y pruebas correspondientes.
Las válvulas de seguridad son equipos con una función de seguridad conforme a la Directiva 2014/68/UE, Directiva sobre equipos a presión. Como último eslabón de una serie de medidas de seguridad, las válvulas de seguridad evitan que la parte del sistema estalle debido a una presión inadmisiblemente alta. Se ajustan a la presión de ajuste deseada, se marcan en consecuencia y se sellan. Un cambio posterior de la presión ajustada sólo es posible en talleres experimentados. Antes de la entrega, se comprueba la presión de ajuste de todas las válvulas de seguridad, a petición también en presencia de una empresa de inspección. Antes de que una válvula de seguridad pueda venderse en serie, debe superar una prueba de tipo UE y, en caso necesario, una prueba de componentes TÜV.
En principio, las válvulas limitadoras de presión cumplen la misma función que las válvulas de seguridad. Sin embargo, no tienen ninguna función relevante para la seguridad y, por tanto, no están clasificadas como equipos con función de seguridad, sino sólo como equipos de mantenimiento de la presión, según la Directiva de equipos a presión. No es necesario realizar pruebas especiales. Suelen tener una característica de apertura proporcional. Las válvulas limitadoras de presión no alcanzan las prestaciones de las válvulas de seguridad y pueden suministrarse ajustadas, marcadas y selladas con plomo, pero no es obligatorio.
En el caso de las válvulas de desbordamiento/control, el operador de la instalación puede ajustar la presión de consigna dentro del intervalo del muelle según sea necesario. Cumplen una "tarea de control de la presión" en el sistema. Dado que no se trata de una función relevante para la seguridad, las válvulas de rebose/control sólo se clasifican como equipos de mantenimiento de la presión según la Directiva de equipos a presión. No se requiere ninguna prueba especial. Para evitar picos de presión en el sistema, estas válvulas tienen una característica de apertura proporcional. Las válvulas de rebose deben diseñarse siempre estancas al gas.
Las válvulas reductoras de presión requieren la homologación de componentes para servicios de construcción si se utilizan en instalaciones de agua potable. Su función es reducir la presión en una parte del sistema. Mientras que en las válvulas limitadoras de presión la presencia de una presión excesiva en el lado de entrada y, por tanto, un flujo a través de la válvula es la excepción, en las válvulas reductoras de presión una presión más alta en el lado de entrada es la norma. Están permanentemente atravesadas y garantizan un flujo de fluido uniforme con una presión constante y reducida en el lado de salida, incluso si la presión en el lado de entrada fluctúa (por ejemplo, después de una bomba).
Homologaciones
Para poder vender una válvula de seguridad, debe superar un examen de tipo de la UE y, si es necesario, un ensayo de componentes de la TÜV. Básicamente, una prueba de homologación consta de cuatro partes:
- La prueba sobre el dimensionamiento suficiente de los componentes, así como la idoneidad de los materiales utilizados.
- La comprobación del cumplimiento de los requisitos específicos de diseño necesarios para la aplicación.
- La certificación del rendimiento (coeficientes de descarga) con los medios aire y agua.
- El cumplimiento de las características funcionales (diferencias de presión de apertura y cierre) con los medios aire y agua para demostrar la idoneidad para:
- Aire:
- Aire, gases y vapores técnicos
- Vapor de agua
- Agua de calefacción (hasta 120 °C)
- Sistemas solares
- Agua:
- Líquidos
- Agua caliente (hasta 95 °C)
- Aire:
Estas pruebas se describen detalladamente en el folleto de VdTÜV "Válvula de seguridad 100" y en los documentos aplicables.
Examen UE de tipo
Un examen UE de tipo es una homologación de tipo realizada por un "organismo notificado" e independiente de acuerdo con la Directiva de equipos a presión 2014/68/UE. En él se verifica si se cumplen los requisitos mínimos de una válvula de seguridad, exigidos en el anexo 1 de la DGR y en la norma armonizada ISO 4126-1.
En un examen de tipo, las válvulas pueden homologarse para los siguientes medios:
- L para líquidos
- S/G para vapores/gases (vapor/gas)
El fabricante está obligado a suministrar la válvula con instrucciones de instalación y funcionamiento que incluyan una declaración de conformidad según la DGR 2014/68/UE. Estos certificados de prueba tienen una validez de 10 años.
TÜV - prueba de componentes
Para superar una prueba de componentes de TÜV, también deben cumplirse los requisitos de las siguientes normas:
- Folleto VdTÜV SV 100
- Hoja de datos AD2000 A2
Esto permite un marcado adicional específico de la aplicación de las válvulas:
- D/G/H para agua caliente con temperaturas de flujo admisibles de hasta 120 °C
(sistemas de calefacción según DIN EN 12828) - H para agua caliente de 2,5 bar y 3 bar con una temperatura de flujo admisible de hasta 120 °C y una potencia calorífica admisible de hasta 2700 kW (sistemas de calefacción de agua según DIN EN 12828)
- SOL para instalaciones solares cerradas de seguridad intrínseca con agua o mezclas de agua como fluido caloportador según DIN EN 12976-1
- W para sistemas de calentamiento de agua según DIN EN 12897 hasta 10 bar
- F/K/S para recipientes a presión estacionarios y contenedores de vehículos para mercancías líquidas, granulares y pulverulentas según TRB 801 nº 22 y 23
Otras homologaciones
Las válvulas de seguridad de Goetze también cumplen los criterios para diversas homologaciones. Aquí encontrará un resumen de las homologaciones o certificados válidos para cada serie.
Definición, normas y reglamentos
Nacional:
- TRD 421: Dispositivos de seguridad contra el exceso de presión
Para válvulas de seguridad para calderas de vapor de los grupos I, III y IV - TRD 721: Dispositivos de seguridad contra el exceso de presión
Para válvulas de seguridad para calderas de vapor del grupo II - DIN 4751: Sistemas de calentamiento de agua
Para sistemas de generación de calor cerrados y protegidos termostáticamente con temperaturas de flujo de hasta 120°C como equipo de seguridad - DIN 4753: Calentadores de agua potable, sistemas de calentamiento de agua potable y
calentadores de agua de acumulación - DIN 4747: Sistemas de calefacción urbana
Como equipamiento de seguridad de subestaciones, subestaciones domésticas y sistemas domésticos para la conexión a redes de calefacción urbana por agua caliente - AD 2000 A2: Dispositivos de seguridad contra el exceso de presión
Generalidades para válvulas de seguridad
Europeo/Internacional:
- Serie DIN EN ISO 4126: Dispositivos de seguridad contra sobrepresión no admisible
especialmente Parte 1: Válvulas de seguridad y Parte 7: Datos generales - RL 2014/68/UE: Directiva europea sobre equipos a presión
Directiva para equipos a presión con una presión máxima admisible (PS) superior a 0,5 bar - DIN EN 12828: Sistemas de calefacción en edificios
Para la planificación de sistemas de calefacción por agua caliente - DIN EN 12952: Calderas acuotubulares y componentes del sistema
Especialmente Parte 10: Requisitos de los dispositivos de seguridad contra el exceso de presión - DIN EN 12953: Calderas pirotubulares
Especialmente Parte 8: Requisitos para dispositivos de seguridad contra sobrepresión
Otras normas específicas de aplicación:
- DIN EN 764-7: Dispositivos de seguridad para equipos a presión no sometidos a combustión
- DIN EN 13648: Válvulas de seguridad para servicio criogénico
- DIN SPEC 4683: Criostatos de helio líquido - Dispositivos de seguridad contra la presión excesiva
¿Cuál es la diferencia entre una válvula de seguridad y una válvula de alivio de presión?
Válvulas de seguridad
- Válvulas certificadas con homologación TÜV / PED y/o CE
- Característica de apertura / cierre de elevación normal - elevación total
- Mayor capacidad de descarga que las válvulas limitadoras de presión
Válvulas de alivio de presión
- Válvula sin certificación / homologación (sin función de seguridad según PED)
- Característica de apertura/cierre proporcional
- Capacidades de descarga inferiores a las de las válvulas de seguridad
¿Cuándo utilizar una válvula de alivio de presión o una válvula de seguridad?
Si el operador de una planta puede utilizar una válvula limitadora de presión o si debe utilizar una válvula de seguridad certificada depende principalmente del tipo de aplicación o planta. Ambos tipos de válvula están pensados para ser el último dispositivo de seguridad de un sistema. En el caso de sistemas o plantas que requieran aprobación oficial o que entren dentro del ámbito de aplicación de la Directiva Europea de Equipos a Presión (PED), la válvula debe contar con las aprobaciones y certificaciones correspondientes.
¿Cómo puedo dimensionar las válvulas de seguridad?
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