Válvula de seguridad full bore vs lift type: términos JIS

Un paquete de caldera de fabricación japonesa llega con una hoja de datos que identifica sus válvulas de seguridad como 全量式 (zenryo-shiki). Años después, el distribuidor en Japón cotiza un repuesto marcado como 揚程式 (yotei-shiki), con la misma medida de conexión y un precio claramente menor (ejemplo ficticio). La medida coincide, la presión de ajuste coincide y la brida atornilla bien: ¿se puede instalar sin más?

No sin revisar antes. Los dos términos describen cuánto sube el disco y qué parte de la válvula limita el flujo. En la válvula tipo lift (揚程式, yotei-shiki), el espacio estrecho entre el disco y el asiento determina el flujo. En la válvula tipo full bore (全量式, zenryo-shiki), el disco sube lo suficiente para que el punto más angosto de la tobera de entrada, la garganta, sea el que determine el flujo. Según un fabricante japonés, una válvula full bore tiene una capacidad nominal de unas 4 a 5 veces la de una válvula lift de la misma medida nominal.

Esta guía explica los nombres en inglés que usan los fabricantes japoneses, las definiciones de la norma JIS B 8210, por qué importa la elevación del disco, cómo abre y cierra una válvula de seguridad de resorte y cómo tratan los dos tipos las normas japonesas de calderas. Termina con una lista de verificación para comparar válvulas, preguntas para el proveedor japonés y preguntas frecuentes.

Válvula de seguridad lift type vs. full bore: los términos japoneses y sus nombres en inglés

La norma JIS B 8210 y las hojas de datos japonesas que la siguen clasifican las válvulas de seguridad de resorte (安全弁, anzen-ben) en dos clases según la elevación. Los fabricantes japoneses que publican material en inglés, como Yoshitake, las traducen así:

Las referencias europeas y británicas usan otro conjunto de clases de elevación. Spirax Sarco, por ejemplo, describe válvulas de low lift, high lift y full lift, y llama "full lift" a la válvula cuyo disco sube al menos un cuarto del diámetro del orificio, de modo que el área de cortina ya no afecta el área de descarga. Una válvula full bore japonesa se basa en el mismo principio, pero los dos sistemas no se corresponden uno a uno.

En una planta mexicana es fácil que estos nombres se mezclen, porque conviven catálogos japoneses, europeos y estadounidenses. Cuando una hoja de datos use cualquiera de los dos juegos de términos, guíese por la definición que hay detrás y no solo por la etiqueta.

Cómo los define la norma JIS B 8210

La norma JIS B 8210 (Válvulas de seguridad) define los dos tipos. La edición vigente se revisó el 25 de febrero de 2025 y sustituye a la de 2017. Está basada en ISO 4126-1:2013 e ISO 4126-7:2013 (con sus enmiendas de 2016), con modificaciones para Japón.

La edición 2025 cubre válvulas con presión de ajuste de 0.1 MPa manométrica o mayor (aprox. 1 bar o 14.5 psi): válvulas full bore con diámetro de garganta de 7 mm o más, y válvulas lift con orificio de asiento de 15 mm o más. Quedan fuera las válvulas operadas por piloto y las de recipientes a presión de refrigeración.

El texto exacto de las definiciones de la edición 2025 no se puede ver en la vista previa pública. Las definiciones siguientes son de la edición 2017, tal como las cita la guía técnica de un fabricante japonés.

La Figura 1 muestra la diferencia. A la izquierda está el tipo lift y a la derecha el tipo full bore.

En una válvula lift, el disco sube poco aun después de rebasar la presión de ajuste, así que el espacio entre el asiento y el disco es el área de flujo más pequeña y ese espacio fija el flujo. Una válvula full bore se eleva mucho de un solo golpe, de modo que el espacio ya no restringe el paso. En su lugar, lo fija el área de la garganta de la tobera, debajo del asiento.

Por qué la elevación de 1/4 es la línea divisoria

El espacio (área de cortina) se puede tratar como la pared lateral de un cilindro apoyado sobre el orificio del asiento. Un aviso del Ministerio de Salud, Trabajo y Bienestar de Japón (MHLW) que interpreta las normas de calderas usa la misma fórmula para el área efectiva de descarga de una válvula lift:

Si se introducen los límites de JIS en esta relación, resulta la Figura 2. Cuando la elevación llega a 1/4 del diámetro del orificio del asiento, el área de cortina es igual al área del orificio.

Mientras la elevación sea menor a 1/4 del orificio, el espacio es menor que el orificio del asiento, así que el espacio controla el flujo. Ese es el rango del tipo lift. Spirax Sarco traza la misma línea: cuando el disco sube al menos un cuarto del diámetro del orificio, el área de cortina deja de influir en el área de descarga (full lift).

Una válvula full bore sube hasta que el espacio es "claramente mayor" que el área de la garganta, por lo que la garganta, y no el espacio, fija el flujo. Por eso la misma medida nominal puede manejar capacidades tan distintas. El fabricante japonés Venn indica que, a igual medida nominal, la capacidad nominal (kosho fukidashi-ryo: la capacidad de descarga para la que se certifica la válvula) de una válvula full bore es de 4 a 5 veces la de una lift. Tómelo como referencia general y compare las capacidades nominales en las hojas de datos reales.

Cómo abre y cierra una válvula de seguridad de resorte

Los dos tipos abren de la misma manera. La presión de entrada empuja el disco hacia arriba y el resorte lo empuja hacia abajo. La fuerza hacia arriba es la presión de entrada multiplicada por el área del asiento. Cuando esa fuerza supera la del resorte, el disco se levanta y el fluido escapa. Cuanto más se aprieta el resorte, mayor es la presión de apertura (presión de ajuste, también llamada presión de calibración).

Cada pieza ayuda a que la válvula abra, se abra de golpe (pop) o cierre:

• Resorte y tornillo de ajuste (調整ねじ no se usa en español): generan la fuerza que mantiene el disco abajo. Al girar el tornillo cambia la compresión del resorte y con ello la presión de ajuste.
• Disco y asiento: son las superficies de sello que detienen el fluido con la válvula cerrada. La suciedad o los rayones aquí causan fugas.
• Vástago: transmite la fuerza del resorte al disco y lo guía para que suba y baje en línea recta.
• Anillo de ajuste (kagen-wa): anillo alrededor del asiento que sirve para afinar la apertura súbita y la presión de cierre (blowdown).
• Palanca de prueba y capuchón: la palanca levanta el disco a mano para comprobar que no esté pegado. El capuchón cubre las piezas de ajuste.

Las válvulas de seguridad para vapor y gas se abren por completo de golpe poco después de empezar a abrir (acción pop). El fluido que se fuga por el asiento se acumula en el espacio que forman el borde exterior del disco y el anillo de ajuste (la cámara de retención, o huddling chamber), de modo que la presión actúa sobre un área mayor.

Una vez abierta la válvula, la fuerza del flujo al cambiar de dirección eleva más el disco. Cuando la presión baja, el resorte devuelve el disco al asiento. La Figura 4 muestra las cuatro etapas y el nombre japonés de cada presión.

La relación entre la presión de ajuste y la presión máxima de trabajo permitida (MAWP) del equipo se trata en otra guía, por lo que aquí no se repite.

Cuándo usar cada tipo

La tabla resume las diferencias. Aun con la misma medida nominal, los dos tipos difieren en capacidad y, por tanto, en tamaño y precio.

Ninguna regla dice qué tipo usar. La propia JIS B 8210 aclara que es una norma de producto y que no rige cómo se aplican las válvulas de seguridad.

En la práctica, las válvulas full bore se usan en calderas y otros equipos que deben liberar un gran volumen de vapor en poco tiempo. Como pasan más flujo con la misma medida, se pueden usar válvulas más pequeñas o menos válvulas.

Las válvulas lift son comunes en sistemas de líquidos, como las líneas de descarga de bombas, y muchas de las que se llaman válvulas de alivio (nigashi-ben) son de tipo lift. Una válvula de alivio para líquido además abre de otra manera: en lugar de abrirse de golpe, abre poco a poco conforme sube la presión. Los líquidos casi no se comprimen, así que basta liberar una cantidad pequeña para que baje la presión.

Las válvulas lift también se pueden usar con gases. Sin embargo, el gas ocupa mucho más volumen por unidad de masa que un líquido y tarda más en despresurizarse, por lo que en servicio con gas la opción más prudente es una válvula full bore.

Qué exige la Norma de Estructura de Calderas de Japón

Dónde se puede usar una válvula lo fija la reglamentación de cada tipo de equipo, no JIS. Para las calderas en Japón, la Norma de Estructura de Calderas (Boiler Structure Standards, un aviso del MHLW) establece el número de válvulas de seguridad y cómo se instalan.

Si usted opera en México una caldera fabricada en Japón, aplica la normativa local, no la japonesa. Aun así, esos artículos explican por qué se especificaron así las válvulas originales.

El Artículo 64 menciona las válvulas lift con elevación de al menos 1/15 del orificio del asiento junto a las full bore, así que las válvulas lift no están prohibidas en las calderas.

Un aviso del MHLW del 7 de noviembre de 2025 (Kihatsu 1107 núm. 5) exige además que la capacidad de la válvula de seguridad de una caldera de vapor sea al menos igual a la evaporación máxima de la caldera. Si la capacidad no alcanza, hay que usar una válvula mayor o añadir más válvulas.

Y en México: qué norma y qué código aplican

En México, el funcionamiento de calderas (generadores de vapor) y recipientes sujetos a presión en centros de trabajo se rige por la NOM-020-STPS-2011, de la Secretaría del Trabajo y Previsión Social (STPS). Esa norma trata las condiciones de seguridad de operación; no define el tipo de válvula, ni sustituye al código con que se diseñó el equipo.

Para el diseño y la certificación de capacidad suelen usarse códigos y prácticas de origen estadounidense (ASME, API) o europeo, mientras que el equipo japonés trae JIS B 8210, que se basa en ISO 4126. Estos marcos son parecidos pero no idénticos, así que no suponga que una válvula "equivale" a otra: pida al proveedor la capacidad certificada y el código con que se certificó, y confirme con su área de seguridad e higiene qué se aplica en su planta.

Las válvulas de seguridad no son el único dispositivo contra sobrepresión. Para una alternativa que no se vuelve a cerrar, y para ver cómo se combina un disco de ruptura con una válvula de alivio, consulte la guía sobre disco de ruptura vs válvula de alivio.

Lista de verificación: cómo comparar dos válvulas de seguridad

Úsela antes de aceptar una válvula de reemplazo o una alternativa, sobre todo cuando la hoja de datos está en japonés.

• Clase de elevación: ¿揚程式 (tipo lift) o 全量式 (tipo full bore)? Revise también la serie del modelo, porque algunos fabricantes usan series distintas para cada tipo.
• Capacidad nominal: la capacidad nominal (kosho fukidashi-ryo) en kg/h u otra unidad, y el fluido, la presión de ajuste y la condición de presión con que se certificó.
• Capacidad requerida: el flujo que la válvula debe descargar. En una caldera de vapor, es al menos la evaporación máxima.
• Datos dimensionales: diámetro de la garganta (nodo-bu) en una válvula full bore, diámetro del orificio del asiento (benza-guchi) en una lift, y la elevación.
• Fluido y condición: vapor saturado, vapor sobrecalentado, aire, gas o líquido, y su temperatura.
• Presión de ajuste, blowdown y presión de operación: ¿la presión normal de operación está lo bastante por debajo de la presión de ajuste?
• Condiciones de salida: descarga a la atmósfera o a un sistema cerrado, y la contrapresión.
• Norma y reglamentación: la edición de JIS B 8210 con que cumple la válvula, el código con que se certificó la capacidad y la norma de calderas o recipientes que se aplica en su planta.
• Placa de datos: medida nominal, presión de ajuste y capacidad coinciden con los documentos.
• Capuchón y palanca: con o sin palanca, y capuchón abierto o cerrado (hermético), según el fluido.

Preguntas para el proveedor japonés

Al contactar al fabricante de la válvula o al proveedor del equipo, estas preguntas llevan más rápido a una respuesta clara:

1. ¿Esta válvula es tipo lift (揚程式) o tipo full bore (全量式) según la definición de JIS B 8210?
2. ¿Cuál es la capacidad nominal y con qué fluido, presión de ajuste y condición de presión se determinó?
3. ¿El reemplazo tiene al menos la misma capacidad que la válvula original en las mismas condiciones?
4. ¿Con qué edición de JIS B 8210 cumple y pueden entregar el certificado o el registro de pruebas?
5. ¿Cuál es el diámetro de la garganta o del orificio del asiento, y cuál es la elevación?
6. ¿Con qué blowdown está ajustada la válvula y qué presión de operación recomiendan respecto a la presión de ajuste?
7. ¿Es adecuada para nuestro fluido y nuestras condiciones de salida, incluida la contrapresión?

Aquí tiene un ejemplo breve de consulta que puede adaptar. Está en inglés, que es lo más práctico para escribir a un fabricante en Japón; para un distribuidor local puede traducirlo.

Límites de esta guía

• Las definiciones de JIS citadas aquí son de la edición 2017. La edición 2025, basada en ISO 4126-1 y -7, podría redactarlas de otra forma.
• La relación de capacidad de 4 a 5 veces es una cifra general de un fabricante japonés. Compare las capacidades nominales en las hojas de datos reales.
• Las reglas de calderas resumidas aquí son japonesas. El equipo instalado en México debe cumplir la normativa mexicana aplicable (por ejemplo, la NOM-020-STPS-2011) y el código con que se certificó la válvula. Verifique el texto vigente de la norma.
• Esta guía explica qué revisar y quién decide. No es un método de dimensionamiento ni un procedimiento para ajustar, probar o reemplazar válvulas de seguridad. Eso corresponde al fabricante de la válvula y a personal calificado, conforme a la norma aplicable.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre una válvula de seguridad y una de alivio en una caldera japonesa?

La Norma de Estructura de Calderas de Japón decide según el tipo de caldera y la temperatura del agua. Las calderas de vapor llevan válvulas de seguridad, y las calderas de agua caliente a 120 °C o menos llevan válvulas de alivio. Una caldera de agua caliente a 120 °C o menos puede prescindir de la válvula de alivio si tiene un tubo de alivio en una posición fácil de inspeccionar. Las calderas de agua caliente por encima de 120 °C necesitan una válvula de seguridad.

¿Por qué una válvula de seguridad debe instalarse en vertical?

El resorte y el disco están diseñados para moverse en línea recta, hacia arriba y hacia abajo. La Norma de Estructura de Calderas de Japón exige montar las válvulas de seguridad directamente en el cuerpo de la caldera con el vástago en vertical. La guía de Venn también indica que, en principio, las válvulas de seguridad son solo para instalación vertical; montarlas de lado o inclinadas puede provocar fallas de funcionamiento.

¿Por qué una válvula de seguridad fuga por debajo de su presión de ajuste?

Una causa común es el daño en las superficies de asiento. Cuando se atora suciedad o incrustación entre el disco y el asiento y los raya, la válvula fuga incluso por debajo de la presión de ajuste.

Operar demasiado cerca de la presión de ajuste también provoca fugas: un artículo técnico de Baker Hughes indica que la presión de operación debería ser, por lo general, de 95% de la presión de ajuste o menos para mantener hermético el asiento. Si la fuga persiste, lo habitual es desarmar la válvula y revisar su ajuste durante un paro programado de planta (teishu).

¿Para qué sirve la palanca de una válvula de seguridad?

Levanta el disco a mano para comprobar que la válvula puede operar y no está pegada. La guía de Venn indica usarla solo cuando la presión de entrada es de al menos 75% de la presión de ajuste. La presión permitida y la frecuencia varían según el producto, así que consulte el manual de instrucciones de su válvula.

¿Una válvula full lift es lo mismo que una full bore?

Se basan en la misma idea: el disco sube lo suficiente para que el área de cortina deje de limitar el flujo. Pero "full lift" viene de las clases de elevación europeas y británicas (low, high y full lift), mientras que "full bore type" es como los fabricantes japoneses traducen 全量式 en JIS B 8210. Revise la definición y la capacidad nominal en la hoja de datos, en vez de suponer que las etiquetas son intercambiables.

Fuentes

• Japanese Standards Association: JIS B 8210:2025 Safety valves, vista previa (fecha de revisión, alcance, normas ISO correspondientes, carácter de norma de producto; en japonés)
• Venn Co., Ltd.: guía técnica de válvulas de seguridad (definiciones de JIS B 8210:2017, relación de capacidad, términos, palanca, dirección de montaje; en japonés)
• Yoshitake: preguntas frecuentes sobre válvulas de seguridad (nombres en inglés "lift type" y "full bore type")
• MHLW: Norma de Estructura de Calderas (Aviso núm. 197 de 2003) (número, posición y cumplimiento de JIS de las válvulas de seguridad; en japonés)
• MHLW: aviso sobre la modificación parcial de la Norma de Estructura de Calderas (7 de noviembre de 2025) (capacidad frente a evaporación máxima, área efectiva de descarga πDℓ; en japonés)
• Spirax Sarco: Types of safety valve (low, high y full lift; full lift a 1/4 del diámetro del orificio)
• Baker Hughes: Operational Basics of Safety Valves (Valve Magazine, mayo de 2024) (balance de fuerzas, acción pop, presión de operación frente a presión de ajuste)