VALVULAS DE CONTROL

DESCRIPCION DE FUNCIONAMIENTO Y TIPOS

Las válvulas de control hidráulico se utilizan para controlar y regular distintos parámetros de operación en acueductos, impulsiones, y redes de agua y demás fluidos. Las válvulas de control hidráulico operan en general de forma autónoma –aunque también pueden ser comandadas a distancia- utilizando la energía del sistema para modular, abrir o cerrar. A continuación veremos las principales partes internas de las válvulas de control, sus características de operación y luego las principales funciones en función de los parámetros sobre los que van a trabajar (presión, caudal, nivel, y sus combinaciones).

FUNCIONAMIENTO Y PARTES DE LAS VÁLVULAS DE CONTROL HIDRÁULICO

En el esquema de la figura inferior se observa un corte de una válvula de control hidráulica, por encima de ella un selector, un tubo de conexión 1 a 2, y otro tubo de conexión 1 a 3. En la figura la posición del selector vincula 1 con 2, siendo 1 la cámara superior de la válvula y 2 la tubería aguas arriba de la válvula. El diafragma (en negro) es el obturador que produce el cierre de la válvula. El área de la parte superior del diafragma es aproximadamente 3 veces superior que su área inferior donde se produce el sellado o cierre de la válvula. Las fuerzas que actúan sobre el diafragma son:

- De arriba hacia abajo sobre el diafragma: F SUP = P1 x 3A

-De abajo hacia arriba sobre el diafragma: F INF = P2 x A

Siendo P1 similar a P2 y para el ejemplo de valor unitario, y lo mismo el área, resulta que F SUP = 3 y F INF = 1. Entonces tenemos una resultante de 3-1=2 que producirá el cierre de la válvula. Se observa entonces que las válvulas de control hidráulico cierran cuando transmitimos la presión de línea a la cámara superior, la diferencia de áreas entre la parte superior e inferior del diafragma y por lo tanto de fuerzas, cierran la válvula.

En el siguiente esquema, el selector superior vincula la cámara superior con la atmósfera, despresurizando la cámara superior. Como habíamos visto en el ejemplo anterior las fuerzas resultantes en este caso serán:

- De arriba hacia abajo sobre el diafragma: F SUP = 0 x 3A (presión relativa a la atmósfera)

-De abajo hacia arriba sobre el diafragma: F INF = P2 x A

Siendo P2 para el ejemplo de valor unitario, y lo mismo el área, resulta que F SUP = 0 y F INF = 1. Entonces tenemos una resultante unitaria que producirá la apertura de la válvula:

Hasta aquí hemos visto el esquema de funcionamiento de la válvula de control hidráulico para las posiciones abierto y cerrado. A continuación veremos las distintas posibilidades de funcionamiento para regulación de presión, caudal o nivel, cuando la válvula no se encuentra ni abierta ni cerrada sino modulando, es decir en una posición de cierre parcial para lograr la regulación requerida. Esto se logra con la incorporación de un dispositivo de control mecánico que opera de forma hidráulica llamado piloto.

En la figura de abajo a la izquierda observamos una válvula de control diferente a la anterior, en este caso el cierre no lo produce el diafragma directamente sino que lo produce un disco de cierre vinculado al diafragma por intermedio de un vástago, pero las fuerzas que actúan son similares al ejemplo anterior. En este ejemplo vemos al piloto en posición cerrada.

A continuación en la figura de abajo a la derecha, vemos al piloto abierto en posición intermedia. El piloto posee un resorte regulable que permite modificar la presión dentro del piloto y en el circuito de control de la válvula.

En este ejemplo la válvula de control es del tipo reductora de presión, el piloto registra la presión aguas abajo de la válvula (P2) y actuando sobre el circuito de control modifica la posición del actuador de la válvula de manera de mantener el valor de P2 constante a lo largo del tiempo, independientemente de las variaciones de presión aguas arriba (P1) y de las variaciones de demanda en la línea. Para conocer más sobre la función reducción de presión así como otras funciones adicionales, pueden ir a la página válvula reguladora de presión.

FUNCIONES DE LAS VALVULAS DE CONTROL

Como mencionamos al principio, existen distintas funciones de control necesarias para operar los sistemas de transporte de fluidos, a continuación enunciaremos las más importantes:

-Válvula reductora de presión: reduce la presión aguas abajo de la válvula a un valor prefijado de forma constante e invariable a lo largo del tiempo, independientemente de las variaciones de presión aguas arriba de la válvula, y también independientemente de las variaciones de caudal o de demanda en la línea. La regulación de presión se realiza modificando la compresión del resorte interno del piloto.

 

-Válvula sostenedora de presión: sostiene la presión aguas arriba de la válvula, es decir que no permite que la presión descienda por debajo de un valor prefijado, lo realiza independientemente de las variaciones de presión aguas abajo de la válvula, y también independientemente de las variaciones de caudal o de demanda en la línea. La regulación de presión se realiza modificando la compresión del resorte interno del piloto.

-Válvula reductora y sostenedora de presión: combina ambas funciones arriba indicadas, pero da prioridad a la función sostenimiento de presión. Lo realiza independientemente de las variaciones de presión aguas abajo de la válvula, y también independientemente de las variaciones de caudal o de demanda en la línea. La regulación de presión se realiza modificando la compresión del resorte interno de los pilotos (piloto reductor y piloto sostenedor).

-Válvula reguladora de caudal o flujo: mantiene caudal constante a lo largo del tiempo, es decir que no permite que el caudal supere el valor consigna, independientemente de las variaciones de presión aguas arriba de la válvula, y también independientemente de las variaciones de caudal o de demanda en la línea. La regulación de presión se realiza modificando la compresión del resorte interno del piloto, que trabaja con la asistencia de una placa orificio.

-Válvula de control de nivel en cisternas: desde el punto de vista del control de nivel pueden ser modulantes - mantienen nivel constante en la cisterna – y On-Off - abren cuando el nivel alcanza un mínimo y cierran cuando se alcanza el nivel máximo-. Desde el punto de vista de los dispositivos de control de la válvula, si la diferencia de altura entre la válvula y el nivel del líquido en la cisterna no es muy elevada, se utilizan flotadores; en cambio si la diferencia de altura entre la válvula y el nivel del líquido en la cisterna es elevada, se utilizan pilotos.

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