Válvula reguladora de presión

Si el objetivo de una industria es trabajar con el control hidráulico, la válvula reguladora de presión es una herramienta apta para lograrlo, ya que sirve para reducir elevadas presiones de fluido, independientemente de las variaciones que tenga la presión.

Este tipo de válvulas tienen distintas aplicaciones, por lo que son unas de las más utilizadas en el sector industrial, su funcionamiento es simple y además es seguro instalarlas en las líneas de producción.

¿Qué es una válvula reguladora de presión?

De acuerdo con la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), las válvulas reguladoras de presión es un equipo “que tiene doble función ya que puede trabajar como válvula de frenado y como válvula limitadora cuando el cilindro de inclinación/volteo se encuentra completamente extendido”.

Estos equipos, considerados como controles hidráulicos, son accionados por un diafragma, el cual es capaz de reducir la presión alta de los líquidos a presiones menores y constantes, sin que esto pueda afectar las fluctuaciones en la demanda de fluidos.

Las válvulas reguladoras tienen una estructura integrada por un sistema de apertura, una cámara superior y un piloto que dirige la operación de dichos equipos; además, en ellas se encuentra un disco que cierra la válvula, una aguja que sirve para acelerar o frenar el cierre y una sección manual que sirve para realizar el cierre de la válvula principal.

Lo que caracteriza a estos equipos es que su operación es independiente, su diafragma está protegido, su reacción es moderada y a nivel operacional, necesitan de un mantenimiento sencillo que no requiere de una fuerte inversión económica y de tiempo.

Asimismo, cuentan con un diseño flexible que facilita la incorporación de funciones adicionales cuando se requiera, tienen una adaptación sencilla y entre sus principales ventajas destaca su mínima pérdida de la presión.

Por todas estas características es posible clasificar a las válvulas reguladoras de presión en dos tipos: de acción directa y operadas por piloto.

1. De acción directa: Son las más comunes en el mercado, su principal característica es su diseño de tipo globo que cuenta con un diafragma encargado de resistir las altas temperaturas a las que se someten estos equipos.
2. De operación por piloto: La ventaja de estos equipos es que manejan casi cualquier tipo de presión y de flujo, también cuentan con un diseño de globo o en ángulo.

¿Para qué sirven las válvulas reguladoras de presión?

La función principal de estas válvulas es aplicar y mantener una presión constante en los sistemas donde son instaladas, mismos que necesitan de un flujo continuo de salida durante todos sus procesos de funcionamiento. Gracias a estas acciones, se consideran como válvulas de seguridad porque no conlleva ningún riesgo su uso en la descarga de los caudales.

Por medio de estas válvulas es posible reducir o aumentar la presión del agua, o de otros recursos, por ejemplo, el vapor, a niveles que pueden ser manejados por las tuberías y las maquinarias, tanto de instalaciones residenciales, industriales, comerciales o institucionales.

Una válvula reguladora de presión también funciona con fluidos diferentes al agua, por ejemplo, los aceites, el aire comprimido y los hidrocarburos. De este modo, cuando existe una correcta instalación, sus aplicaciones van a incluir la protección de los calentadores eléctricos donde se almacena agua caliente y algunos electrodomésticos.

Otra de sus aplicaciones se encuentra en la protección de la maquinaria, principalmente aquella que trabaja con altas presiones de agua. El uso de las válvulas también reduce el consumo de energía propiciado por la existencia de altos volúmenes de agua a presiones altas.

Probablemente el ejemplo más claro de su aplicación es el abastecimiento de agua en las localidades, donde las válvulas se incorporan a los sistemas de reducción de presiones, los cuales están delimitados por factores como la topografía, los niveles de demanda, los costos de energía y la disponibilidad de los depósitos.

Funcionamiento de la válvula reguladora de presión

Las válvulas reguladoras tienen un funcionamiento que comienza en un componente conocido como restricción, donde inicia el flujo del líquido desde la entrada de la válvula hasta la cámara superior de control. Posteriormente el piloto reductor de presión percibe, precisamente, cuál es la presión que hay aguas abajo, lo que determina dos movimientos:

1. Cuando las presiones se elevan por encima de los valores predefinidos, lo que hace el piloto es permitir que la presión en la cámara superior de control se acumule, para que la válvula pueda cerrarse y la presión aguas abajo comience a descender hasta alcanzar los niveles predefinidos.
2. En el caso de que la presión aguas abajo sea menor que los valores predefinidos por el piloto, este se encarga de liberar la presión acumulada de la cámara hasta que la válvula principal se abre.

Después de que se realiza alguno de estos dos pasos, el tapón V-port hace que la proporción entre el caudal y la carrera de la válvula aumente, por lo que la regulación se hace más suave, y sobre todo, más estable. Lo anterior da lugar a que el orificio integral, ubicado entre la cámara inferior de control y la salida de la válvula, pueda moderar la reacción que tendrá la válvula.

Esta reacción se estabiliza gracias a la válvula de aguja de control, la cual tiene un caudal unidireccional; esto es importante porque en ocasiones las válvulas se someten a condiciones donde la regulación es difícil y la salida del flujo se vuelve limitada.

Cuando todo este proceso se ha realizado sin ningún error ni contratiempo, lo que sigue es el cierre manual por medio de la llave que se instala aguas abajo. Este es el funcionamiento básico de las válvulas, que permite su aplicación en la variedad de tareas que mencionamos en párrafos anteriores.

Válvula reguladora de presión y cavitación

Un aspecto que influye directamente en las válvulas reguladoras es la cavitación, pues llega a dañarlas debido a la vibración y la erosión que hay en las paredes internas tanto de la válvula como de las tuberías.

La cavitación es un fenómeno que aparece cuando las válvulas se accionan en posiciones cercanas al cierre, lo que reduce el área por donde pasan los fluidos y para compensar esta disminución el flujo tiende a acelerarse; sin embargo, a una mayor velocidad, la presión baja hasta alcanzar un nivel de vapor, lo que forma las cavidades.

El área por donde pasa un líquido aumenta cuando las cavidades o burbujas se alejan del obturador de la válvula, esto hace que la velocidad disminuya y la presión aumente, dando lugar al colapso de dichas cavidades, la consecuencia es que las paredes de la válvula se erosionan.

El fenómeno de la cavitación se puede evitar con la colocación de dos válvulas en serie, o bien, con el uso de dispositivos especiales conocidos como jaulas anticavitantes, que previenen estas fallas en las válvulas.