Golpe de ariete de la válvula de retención de la boquilla La prevención es un tema importante en la descarga de bombas y el diseño de tuberías industriales. En muchos sistemas, una válvula de retención estándar puede evitar el flujo inverso, pero es posible que no se cierre lo suficientemente rápido como para evitar el golpe de la válvula de retención, el aumento de presión, la vibración y la tensión en la tubería.
Una válvula de retención de boquilla, también llamada válvula de retención sin golpe o válvula de retención de flujo axial en muchas aplicaciones, está diseñada para cerrarse rápida y suavemente cuando el flujo directo disminuye. Su cierre asistido por resorte de carrera corta ayuda a reducir el flujo inverso antes de que se cierre la válvula. Esto lo hace útil en líneas de descarga de bombas, tuberías largas, sistemas de agua de refrigeración, líneas de agua de alta presión, sistemas de compresores y otras aplicaciones donde se debe controlar el riesgo de golpe de ariete.
Sin embargo, no se requiere una válvula de retención de boquilla para cada tubería. Generalmente se selecciona cuando las condiciones del sistema crean un alto riesgo de flujo inverso, paradas frecuentes de la bomba, alta velocidad, longitud larga de la tubería o cierres de válvula de retención dañinos. Para obtener una descripción general más amplia de los tipos de válvulas de retención y la lógica de selección, lea nuestra guía principal sobre válvulas de retención industriales.
¿Qué es una válvula de retención de boquilla?
A válvula de retención de boquilla es una válvula de retención asistida por resorte diseñada para un cierre rápido y sin golpe. Suele tener una trayectoria de flujo axial y un disco o tapón guiado que se mueve a lo largo del eje del flujo. Cuando el flujo de avance es suficiente, el disco se abre. Cuando el flujo disminuye, el resorte empuja el disco hacia el asiento antes de que se desarrolle un flujo inverso significativo.
El propósito de la válvula de retención de boquilla no es solo detener el reflujo. Su valor real es reducir el tiempo entre la desaceleración del flujo y el cierre de la válvula. Esto ayuda a evitar que el elemento de cierre se cierre de golpe después de que el flujo inverso ya haya ganado impulso.
Las válvulas de retención de boquilla se utilizan comúnmente en sistemas de descarga de bombas, líneas de transmisión de agua, sistemas de agua de refrigeración, plantas de energía, oleoductos y gasoductos, líneas de descarga de compresores y sistemas de fluidos de proceso donde se debe controlar el aumento de presión y el flujo inverso.
Características clave de las válvulas de retención de boquilla
- Ruta de flujo axial en muchos diseños industriales.
- Cierre asistido por resorte
- Recorrido de disco corto en comparación con las válvulas de retención oscilantes tradicionales
- Respuesta rápida cuando el flujo se desacelera
- Flujo inverso reducido antes del cierre
- Adecuado para descarga de bombas y sistemas con alto riesgo de golpe de ariete
- Mayor requisito de revisión de ingeniería que las válvulas de retención básicas
¿Qué es el golpe de ariete?
Golpe de ariete Es un aumento repentino de presión causado por cambios repentinos en la velocidad del fluido. En aplicaciones de válvulas de retención, a menudo ocurre cuando se desarrolla un flujo inverso y luego se detiene repentinamente cuando la válvula de retención se cierra. La onda de presión puede viajar a través de la tubería y generar ruido, vibración, fugas en las bridas, movimiento de la tubería, daños en los soportes, tensión en la bomba o daños en el asiento de la válvula.
El golpe de ariete es común en sistemas de descarga de bombas, tuberías de agua largas, sistemas de alto flujo, líneas de agua de refrigeración, redes de agua contra incendios y sistemas con cierre rápido de válvulas o parada repentina de la bomba.
El problema no es simplemente que la válvula se cierre. El problema es que la válvula se cierra en el momento equivocado. Si la válvula se cierra después de que el flujo inverso ya se haya acelerado, el impacto puede ser severo.
Por qué las válvulas de retención estándar pueden cerrarse de golpe
Las válvulas de retención de oscilación tradicionales y algunos otros diseños de válvulas de retención pueden funcionar bien en tuberías de flujo constante. Sin embargo, en sistemas de descarga de bombas o condiciones de flujo que cambian rápidamente, el elemento de cierre puede viajar demasiado y cerrar demasiado tarde.
Cuando una bomba se detiene, el flujo hacia adelante comienza a disminuir. Si el disco de la válvula todavía está abierto mientras el flujo se invierte, el flujo inverso gana velocidad. Cuando el disco finalmente se cierra contra el asiento, la parada repentina puede crear un fuerte golpe y un aumento de presión.
Causas comunes de golpe de la válvula de retención
- La válvula se cierra después de que ya se ha desarrollado el flujo inverso
- Válvula de retención sobredimensionada que provoca un movimiento inestable del disco
- Velocidad de flujo mínima baja
- Tubería de descarga de bomba larga
- Alta carga estática o alta presión del sistema
- Operación frecuente de arranque y parada de la bomba
- Bombas paralelas arrancando y parando en momentos diferentes
- Tipo de válvula de retención incorrecto para el sistema
- Mala posición de instalación o tubería recta insuficiente
Cómo una válvula de retención de boquilla ayuda a prevenir el golpe de ariete
Una válvula de retención de boquilla ayuda a reducir el golpe de ariete al cerrarse antes de que se desarrolle un fuerte flujo inverso. El disco asistido por resorte tiene una distancia de recorrido corta y responde rápidamente cuando el flujo hacia adelante se desacelera. Debido a que el elemento de cierre se mueve a lo largo del eje del flujo, la válvula puede cerrarse más suavemente que muchos diseños de disco articulado.
Esto no significa que una válvula de retención de boquilla elimine por completo todos los problemas de sobretensión. El golpe de ariete depende de todo el sistema, incluidas las características de la bomba, la longitud de la tubería, la velocidad del flujo, el cambio de elevación, el material de la tubería, la ubicación de la válvula y el comportamiento de apagado. Pero en muchas aplicaciones de descarga de bombas, una válvula de retención de boquilla seleccionada correctamente puede reducir significativamente el riesgo de cierre brusco de la válvula de retención.
Ventajas de ingeniería
- Cierre rápido antes de que se desarrolle un gran flujo inverso
- Menor inercia del disco en comparación con muchos discos oscilantes grandes.
- Respuesta asistida por resorte a la desaceleración del flujo.
- Diseño de flujo axial en muchos modelos.
- Reducción de golpes, ruidos y vibraciones cuando se dimensiona correctamente
- Útil para protección de bombas y control de aumento de presión.
Válvula de retención de boquilla versus válvula de retención oscilante
Una válvula de retención oscilante utiliza un disco articulado que se abre y se cierra. Es simple, común y adecuado para muchas tuberías de flujo constante. Sin embargo, el disco tiene un recorrido más largo y puede cerrar tarde en condiciones de inversión de flujo rápido.
Una válvula de retención de boquilla utiliza un elemento de cierre asistido por resorte de carrera corta. Generalmente se selecciona cuando un cierre más rápido y un rendimiento sin golpe son más importantes que la prevención básica de contraflujo de bajo costo.
| Factor de comparación | Válvula de retención de boquilla | Válvula de retención oscilante |
|---|---|---|
| Mecanismo de cierre | Cierre axial asistido por resorte | Cierre de disco con bisagras |
| Velocidad de cierre | Rápido | Generalmente más lento |
| Control del golpe de ariete | Mejor para sistemas de alto riesgo cuando se selecciona correctamente | Puede cerrarse de golpe en condiciones de inversión de flujo rápido |
| Espacio de instalación | Diseño compacto en línea en muchos modelos | Cuerpo más grande, especialmente en diseños de columpios con bridas |
| Costo | Generalmente más alto | Generalmente más bajo |
| Mejor uso | Descarga de bombas, tuberías largas, alto riesgo de golpe de ariete | Tuberías de flujo constante y prevención general de reflujo |
Para obtener una comparación más detallada del comportamiento de cierre de la válvula de retención tradicional, lea nuestra guía sobre válvula de retención oscilante versus válvula de retención de resorte.
Válvula de retención de boquilla versus válvula de retención de placa doble
Las válvulas de retención de placa doble también utilizan cierre asistido por resorte y pueden cerrar más rápido que muchas válvulas de retención de oscilación tradicionales. Son compactos y ampliamente utilizados en aplicaciones de tratamiento de agua, HVAC, marinas y descarga de bombas.
Generalmente se considera una válvula de retención de boquilla cuando el proyecto requiere un mayor rendimiento antigolpes, un diseño de flujo axial o un mejor control de sobretensiones en sistemas más exigentes. La elección final depende de los datos del sistema, los requisitos de caída de presión, el comportamiento de la bomba y el presupuesto.
| Factor de comparación | Válvula de retención de boquilla | Válvula de retención de placa doble |
|---|---|---|
| Diseño de cierre | Disco axial o tapón asistido por resorte | Dos placas asistidas por resorte |
| Control de flujo inverso | Alto rendimiento cuando se diseña adecuadamente | Bueno en muchos sistemas de tuberías compactos. |
| Cara a cara | Depende del diseño | A menudo, cuerpo compacto de oblea o de orejeta. |
| Riesgo de golpe de ariete | A menudo seleccionado para condiciones de sobretensión de mayor riesgo. | Útil para una reducción moderada del golpe en muchos sistemas. |
| Costo | Generalmente más alto | Generalmente más económico |
Para seleccionar una estructura compacta de doble placa, lea nuestra guía en válvula de retención de doble placa versus válvula de retención oscilante.
¿Cuándo se necesita una válvula de retención de boquilla?
Generalmente se necesita una válvula de retención de boquilla cuando la prevención básica de contraflujo no es suficiente y el sistema requiere un cierre rápido, controlado y sin golpes. Las siguientes condiciones a menudo justifican una revisión de la válvula de retención de boquilla.
1. Sistemas de descarga de bombas con operaciones de arranque y parada frecuentes
Las líneas de descarga de bombas son una de las aplicaciones más comunes para las válvulas de retención de boquilla. Cuando las bombas se detienen con frecuencia, el flujo inverso puede ocurrir repetidamente. Una válvula de retención de cierre lento puede cerrarse de golpe y dañar el sistema con el tiempo.
2. Tuberías largas
Las tuberías largas pueden almacenar una gran cantidad de energía de fluido en movimiento. Cuando el flujo se invierte, la masa de fluido puede crear un fuerte aumento de presión si se detiene repentinamente. Una válvula de retención de boquilla de cierre rápido puede ayudar a reducir el flujo inverso antes del cierre.
3. Líneas de transmisión de agua de alto flujo
Las grandes tuberías de agua, los sistemas de agua de refrigeración, las estaciones de bombeo municipales y las líneas de transferencia de agua industrial pueden enfrentar un grave riesgo de sobretensión. Las válvulas de retención de boquillas a menudo se revisan cuando la parada de la bomba puede producir un fuerte flujo inverso.
4. Sistemas de bombas paralelas
En sistemas de bombas en paralelo, una bomba puede detenerse mientras otras continúan funcionando. Esto puede crear condiciones complejas de inversión de flujo. La selección de la válvula de retención es fundamental para evitar la rotación inversa, el retroceso y el aumento de presión.
5. Sistemas de bombeo de altura alta
Cuando una bomba empuja contra una altura estática alta, se puede desarrollar un flujo inverso rápidamente después de que se apaga la bomba. Una válvula de retención de boquilla puede ayudar a proteger la bomba y la tubería cerrándose antes de que la velocidad inversa se vuelva severa.
6. Sistemas con problemas previos de cierre de válvula de retención
Si una válvula de retención oscilante existente o una válvula de retención estándar produce ruido, vibración, daños en el asiento, fugas en la junta o movimiento de la tubería, se debe considerar una válvula de retención de boquilla como parte de la revisión de ingeniería.
7. Sistemas de gas y descarga del compresor
En aplicaciones seleccionadas de descarga de compresores y gas, el flujo inverso puede dañar el equipo o reducir la estabilidad del sistema. Se puede utilizar una válvula de retención de boquilla cuando se requiere un cierre rápido y un rendimiento de bajo golpe.
Dónde se utilizan comúnmente las válvulas de retención de boquillas
| Solicitud | Por qué se puede utilizar la válvula de retención de boquilla | Notas del comprador |
|---|---|---|
| Línea de descarga de la bomba | Previene el flujo inverso y reduce el riesgo de golpe | Revisar la curva de la bomba, el comportamiento de apagado y el caudal. |
| Sistema de agua de refrigeración | Controla el aumento en la circulación de agua de alto flujo. | Verifique la caída de presión y la velocidad del sistema. |
| Tubería de transmisión de agua | Reduce el flujo inverso antes del cierre en tuberías largas. | Es posible que se requiera un análisis de sobretensión |
| Sistema de servicios públicos de la planta de energía | Protege bombas y equipos de alto valor. | Confirmar los requisitos de temperatura, presión y documentación. |
| Oleoducto y gasoducto | Admite una rápida prevención del flujo inverso | Revise los requisitos de material, clase de presión, NACE y seguridad contra incendios, si corresponde. |
| Descarga del compresor | Previene el flujo inverso de gas y el estrés del equipo. | Confirmar la composición del gas, la presión y los requisitos de sellado. |
| Línea de proceso industrial | Protege el equipo de proceso del flujo inverso | Se debe revisar la compatibilidad del material y la caída de presión. |
Cuando una válvula de retención de boquilla puede no ser necesaria
Una válvula de retención de boquilla proporciona un gran valor de ingeniería, pero puede que no sea necesaria en todas las tuberías. En sistemas simples de flujo constante con bajo riesgo de sobretensión, una válvula de retención oscilante, una válvula de retención de resorte, una válvula de retención de doble placa, una válvula de retención de elevación o una válvula de retención de oblea pueden ser más económicas.
La válvula de retención de boquilla puede estar sobreespecificada cuando:
- El oleoducto tiene un flujo estable y un bajo riesgo de flujo inverso.
- El apagado de la bomba es lento y controlado
- La tubería es corta y el aumento de presión es bajo.
- El servicio es agua de servicios públicos de baja presión con un historial mínimo de golpes.
- El presupuesto es limitado y el riesgo del sistema es bajo
- El equipo de mantenimiento prefiere una construcción de válvula de retención más sencilla
La decisión correcta debe basarse en el riesgo del sistema, no sólo en el precio de la válvula. En sistemas de bajo riesgo, las válvulas de retención estándar pueden ser suficientes. En sistemas de alto riesgo, una válvula más barata puede resultar costosa si causa daños por golpe de ariete, fallas en la bomba, fugas o tiempo de inactividad.
Factores de selección para válvulas de retención de boquilla
| Factor de selección | Qué confirmar | Por qué es importante |
|---|---|---|
| Tasa de flujo | Flujo normal, mínimo y máximo. | Garantiza que la válvula se abra completamente y evita la vibración. |
| Datos de la bomba | Curva de bomba, altura, comportamiento de parada, funcionamiento de bomba en paralelo | Determina el flujo inverso y el riesgo de golpe |
| Presión | Presión de funcionamiento, presión de diseño, clase de presión | Determina el diseño del cuerpo y la clasificación de la brida. |
| Temperatura | Temperatura normal y máxima | Afecta los materiales del cuerpo, el resorte, el asiento, las juntas y las molduras. |
| Medio | Agua, gas, petróleo, fluidos limpios, productos químicos, agua de mar. | Determina la compatibilidad del material y la corrosión. |
| Caída de presión | Pérdida de presión permitida o requisito de Cv | Importante para la eficiencia de la bomba y la capacidad del sistema |
| Dirección de instalación | Horizontal, vertical hacia arriba, vertical hacia abajo | Debe coincidir con el diseño de la válvula y la dirección del flujo. |
| Riesgo de golpe de ariete | Golpe, sobretensión, vibración o movimiento de tubería previo | Determina si se justifica el diseño sin golpe. |
| Materiales | Cuerpo, disco, resorte, asiento, junta, pernos | Garantiza resistencia a la presión, la temperatura y la corrosión. |
Selección de material y asiento
La selección del material de la válvula de retención de boquilla depende de la presión, la temperatura, el medio, el riesgo de corrosión y el estándar del proyecto. Los compradores deben confirmar el material del cuerpo, el material del disco o del tapón, el material del resorte, el material de la guía, el material del asiento, el material de la junta y los pernos.
| Componente | Opciones comunes | Notas del comprador |
|---|---|---|
| cuerpo | Acero al carbono, acero inoxidable, hierro dúctil, acero aleado, dúplex | Seleccione por presión, temperatura, riesgo de corrosión y estándar del proyecto. |
| Disco / Enchufe | Acero inoxidable, acero aleado, material recubierto o endurecido | Debe resistir impactos, desgaste y corrosión. |
| primavera | Acero inoxidable, Inconel u otro material de resorte de aleación | El material del resorte es fundamental para la resistencia a la fatiga y la corrosión. |
| Guía | Superficies guía de acero inoxidable, aleación y revestimiento duro | Soporta un movimiento axial suave |
| Asiento | Asiento de metal, asiento blando, elastómero, PTFE en servicio seleccionado | Afecta las fugas, la clasificación de temperatura y la compatibilidad con los medios. |
| Junta | Grafito, PTFE, caucho, enrollado en espiral, material especificado por el proyecto | Debe coincidir con la cara de la brida, la presión, la temperatura y el medio. |
Errores de selección comunes
Error 1: uso de una válvula de retención oscilante estándar en una línea de bomba de alto aumento
Una válvula de retención oscilante puede funcionar con un flujo constante, pero puede cerrarse demasiado tarde en condiciones de parada rápida de la bomba. Esto puede provocar un golpe y un aumento de presión.
Error 2: elegir una válvula de retención de boquilla sin datos de flujo
Las válvulas de retención de boquilla aún requieren el tamaño correcto. Sin datos de flujo normal, mínimo y máximo, es posible que la válvula no se abra completamente o cause una caída excesiva de presión.
Error 3: ignorar el material del resorte
El resorte es un componente crítico. En servicios de agua de mar, químicos, de alta temperatura o corrosivos, el material de resorte incorrecto puede provocar fallas.
Error 4: Tratar las válvulas de retención de boquillas como soluciones universales contra el golpe de ariete
Una válvula de retención de boquilla puede reducir el riesgo de golpe de ariete, pero la prevención completa del golpe de ariete puede requerir una revisión a nivel del sistema, control de la bomba, tanque de compensación, recipiente de aire, válvulas de cierre lento o rediseño de la tubería.
Error 5: Ignorar la caída de presión
El cierre rápido es importante, pero la caída de presión también importa. Los compradores deben confirmar la pérdida de presión permitida para evitar problemas de eficiencia de la bomba.
Error 6: Usar la válvula en servicio sucio o con incrustaciones sin revisión
Las válvulas de retención de boquilla tienen piezas móviles guiadas. Los medios sucios, las incrustaciones, los depósitos pegajosos o los sólidos pueden afectar el movimiento suave y el sellado.
Cómo elegir una válvula de retención de boquilla
Para elegir correctamente una válvula de retención de boquilla, los compradores deben tratarla como un componente de ingeniería en lugar de una simple válvula comercial. El proveedor necesita suficiente información del sistema para confirmar el tamaño, la respuesta del resorte, el material, la clase de presión, el sellado y la idoneidad de la instalación.
| Pregunta | Por qué es importante | Impacto de la selección |
|---|---|---|
| ¿El sistema tiene antecedentes de golpe de ariete o golpe de ariete? | Confirma si se necesita un diseño sin golpe | Admite la selección de válvula de retención de boquilla |
| ¿Es esta una línea de descarga de bomba? | El apagado de la bomba a menudo crea un flujo inverso | Requiere revisión de datos de flujo y bomba |
| ¿La tubería es larga o alta? | La energía fluida almacenada puede aumentar la gravedad de la oleada | Puede justificar un análisis de boquilla o de oleada |
| ¿Está limpio el medio? | El movimiento guiado necesita un espacio interno confiable | Se requiere revisión de materiales y diseño. |
| ¿La caída de presión es limitada? | La resistencia de la válvula afecta la eficiencia de la bomba | Necesita datos de Cv o caída de presión |
| ¿Es la aplicación crítica? | El tiempo de inactividad o los daños al equipo son costosos | Puede estar justificada una válvula de retención de mayor rendimiento |
Información que los compradores deben proporcionar antes de la cotización
- Tamaño de válvula y tamaño de tubería.
- Nombre medio y estado de limpieza.
- Presión de operación y presión de diseño.
- Temperatura de funcionamiento y temperatura máxima.
- Caudal normal, mínimo y máximo.
- Tipo de bomba, curva de bomba, altura y comportamiento de apagado, si están disponibles
- Longitud de la tubería y diferencia de elevación si el golpe de ariete es una preocupación
- Dirección de instalación: horizontal, vertical hacia arriba o vertical hacia abajo
- Estándar de conexión: bridada, tipo wafer, soldada u otra
- Clase de presión requerida y estándar de brida
- Requisito de golpe de ariete, no golpe de ariete o bajo nivel de ruido
- Requisitos de materiales para el cuerpo, el disco, el resorte, el asiento, la junta y los pernos
- Caída de presión o requisito de Cv si está disponible
- Plano requerido, hoja de datos, informe de prueba, certificado de material y documentos de inspección
Guías de válvulas de retención relacionadas
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- Válvulas de retención industriales: tipos, aplicaciones y guía de selección — guía principal para tipos de válvulas de retención, prevención de contraflujo, materiales y lógica de selección.
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- Gama de productos de válvulas de retención — compare opciones de válvulas de retención industriales de oscilación, resorte, elevación, placa doble, boquilla, oblea y otras.
Recomendaciones finales para compradores industriales
Generalmente se recomienda una válvula de retención de boquilla cuando el golpe de ariete, el cierre de válvula, el flujo inverso, la protección de la bomba o el control de aumento de presión son una preocupación real. Es especialmente útil en líneas de descarga de bombas, tuberías largas, sistemas de agua de alto flujo, disposiciones de bombas paralelas, sistemas de agua de refrigeración, líneas de descarga de compresores y servicios industriales críticos.
Para tuberías de flujo constante de bajo riesgo, una válvula de retención de oscilación, una válvula de retención de resorte, una válvula de retención de placa doble, una válvula de retención de elevación o una válvula de retención de oblea pueden ser suficientes. Pero cuando una válvula de retención ordinaria causa golpes, vibraciones, ruidos, fugas o tensión en la bomba, se debe revisar una válvula de retención de boquilla.
Si necesita ayuda para seleccionar una válvula de retención de boquilla para descarga de bombas, agua de refrigeración, tratamiento de agua, plantas de energía, petróleo y gas, descarga de compresores o servicio de procesos industriales, Válvula Vcore puede revisar sus condiciones de trabajo y recomendar una configuración de válvula de retención adecuada.
Para el abastecimiento industrial, la pregunta clave no es sólo "¿Necesito una válvula de retención?" La mejor pregunta es: "¿Esta tubería necesita una válvula de retención de cierre rápido que no se golpee para evitar el flujo inverso antes de que se produzca un golpe de ariete?"
Preguntas frecuentes
1. ¿Para qué se utiliza una válvula de retención de boquilla?
Una válvula de retención de boquilla se utiliza para evitar el flujo inverso y reducir el golpe de la válvula de retención en sistemas donde se requiere un cierre rápido, especialmente líneas de descarga de bombas, tuberías largas, sistemas de agua de refrigeración, líneas de descarga de compresores y sistemas industriales de alto flujo.
2. ¿Cómo previene una válvula de retención de boquilla el golpe de ariete?
Una válvula de retención de boquilla utiliza un elemento de cierre de carrera corta asistido por resorte que se cierra antes de que se desarrolle un fuerte flujo inverso. Esto ayuda a reducir el impacto repentino que causa el cierre brusco de la válvula de retención y el aumento de presión.
3. ¿Es mejor una válvula de retención de boquilla que una válvula de retención de giro?
Una válvula de retención de boquilla suele ser mejor para condiciones de alto riesgo de golpe de ariete y condiciones rápidas de flujo inverso. Una válvula de retención oscilante aún puede ser adecuada para tuberías de flujo constante donde el riesgo de cierre brusco es bajo y el costo es más importante.
4. ¿Dónde se debe instalar una válvula de retención de boquilla?
Las válvulas de retención de boquilla se instalan comúnmente en líneas de descarga de bombas, tuberías de agua largas, sistemas de agua de refrigeración, líneas de descarga de compresores y líneas de proceso críticas donde se debe controlar el flujo inverso y el aumento de presión.
5. ¿Se requiere siempre una válvula de retención de boquilla para prevenir el golpe de ariete?
No. Una válvula de retención de boquilla es útil en muchos sistemas de alto riesgo, pero la prevención completa del golpe de ariete depende del diseño completo del sistema, incluido el apagado de la bomba, el diseño de la tubería, la velocidad del flujo, la presión y el equipo de control de sobretensiones.
