Comprender el principio de funcionamiento de las válvulas reductoras de presión: Una guía completa

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07/08/2023
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¿Qué son las válvulas reductoras de presión?

Las válvulas reductoras de presión (PRV), una de las válvulas de control que también pueden conocerse como válvulas reguladoras de presión, son componentes vitales utilizados en muchas industrias, como la del agua, el vapor, el petróleo y el gas, y la aeroespacial, entre otras. Son válvulas mecánicas diseñadas para convertir automáticamente una presión de entrada más alta y a menudo insegura en un sistema en una presión de salida o aguas abajo más baja y manejable. Lo consiguen equilibrando la presión de entrada contra la resistencia de un muelle, lo que da lugar a un notable mecanismo de regulación de la presión. La función básica de las válvulas reductoras de presión es reducir la alta presión de entrada a una presión de salida constante y reducida, independientemente de las fluctuaciones de la presión del agua de entrada.

Principio de funcionamiento de la válvula reductora de presión 1
Principio de funcionamiento de la válvula reductora de presión 1

Las válvulas reductoras de presión son dispositivos meticulosamente elaborados que actúan por sí mismos y no requieren una fuente de alimentación externa, por lo que constituyen una solución eficaz y rentable para el control de la presión. Gracias a su diseño sencillo y a su alta fiabilidad, reducen significativamente los posibles daños causados por la alta presión en las herramientas, equipos y sistemas aguas abajo.

¿Cuál es el principio de funcionamiento de las válvulas reductoras de presión?

El principio de funcionamiento de las válvulas reductoras de presión consiste en ajustar la presión de entrada a una presión de salida específica y depender de la energía del medio para mantener estable la presión de salida. Esto se consigue mediante la estrangulación y el ajuste de las piezas de apertura y cierre. El resultado es una reducción de la presión del medio que satisface automáticamente los requisitos predeterminados de presión aguas abajo.

Principio de funcionamiento de la válvula reductora de presión 2
Principio de funcionamiento de la válvula reductora de presión 2

Cuando el sensor de presión de la válvula detecta un aumento, señala una reducción de la apertura de la válvula; a la inversa, cuando se detecta una disminución, la apertura de la válvula aumenta. Esta dinámica permite al regulador de presión ajustar y gestionar constantemente las necesidades de control. Efectivamente, la válvula reductora de presión funciona según el principio de igualar la fuerza entre el muelle de ajuste y la presión reducida, lo que ayuda a ajustar la presión.

¿Cuáles son los componentes clave de una válvula reductora de presión?

Las válvulas reductoras de presión constan de un sinfín de componentes diseñados para funcionar de forma óptima incluso en los entornos más difíciles:

  1. En Cuerpo de válvula: Esta parte crucial de la válvula funciona para estabilizar el retorno del caudal a la vez que regula eficazmente la presión. En el interior del cuerpo de la válvula hay un obturador de puerto en V que ofrece una respuesta precisa y estable para la regulación del caudal y la presión, reduciendo el ruido y las vibraciones.
  2. El diafragma: Este componente controla la posición de la válvula contra la presión de un muelle.
  3. El muelle y el tornillo de ajuste: Estas piezas trabajan en tándem con el diafragma para controlar la posición de la válvula.
  4. Válvula piloto: Se utiliza en la válvula reductora de presión pilotada para cargar un pistón o diafragma, aumentando la fuerza descendente utilizada para abrir una válvula primaria más grande.

¿Cuáles son las funciones de las válvulas reductoras de presión?

Las válvulas reductoras de presión desempeñan numerosas funciones en diversos sistemas. En los sistemas de vapor, proporcionan un control preciso de la presión aguas abajo, ajustando automáticamente la apertura de la válvula para mantener una presión constante durante las fluctuaciones.

Principio de funcionamiento de la válvula reductora de presión 3
Principio de funcionamiento de la válvula reductora de presión 3

Las válvulas reductoras de presión ofrecen protección contra los golpes de ariete en condiciones definidas y pueden utilizarse como válvulas de derivación para salvar los sistemas durante los cortes de energía. Son capaces de actuar rápidamente detectando y ajustándose en función de la presión aguas abajo. Su funcionamiento autónomo totalmente automático no requiere una fuente de alimentación externa.

¿Qué tipos de válvulas reductoras de presión existen?

Existen principalmente dos tipos de válvulas reductoras de presión: la válvula reductora de presión de acción directa y la válvula reductora de presión pilotada.

Válvula reductora de presión de acción directa

Ideal para cargas pequeñas en las que no se requiere un control preciso de la presión. Compacta, económica y fácil de instalar, la precisión de la válvula suele estar dentro de +/- 10% del punto de consigna aguas abajo. La naturaleza de respuesta directa de esta válvula significa que el movimiento del muelle ayuda a abrir la válvula.

Válvula reductora de presión pilotada

Se utilizan para cargas mayores que requieren un estrecho control de la presión. Ofrecen una respuesta más rápida a la variación de carga y funcionan dentro de una gama más amplia de caudales. Con este tipo de válvula, se emplea una válvula piloto para cargar un pistón o diafragma, lo que da lugar a la apertura de una válvula primaria para una mayor capacidad de caudal.

¿Cuáles son algunas de las aplicaciones de las válvulas reductoras de presión?

Las válvulas reductoras de presión de acción automática se emplean en diversos escenarios, cada tipo apto para el servicio en circunstancias diferentes.

  1. Servicios de aire o gas: Empleado en herramientas como sistemas de control neumático, herramientas eléctricas, e incorporado en sistemas industriales de almacenamiento y distribución de gas.
  2. Servicios de agua: Desempeñan un papel fundamental en los servicios de distribución de agua domésticos e industriales y en los sistemas de protección contra incendios, garantizando un flujo de agua constante y manejable.
  3. Suministro de vapor: Se utilizan en aplicaciones de vapor que implican suministro directo de vapor, máquinas de vapor y turbinas, gestionando la alta presión de vapor en estos sistemas.
  4. Prensas hidráulicas: Las válvulas reductoras de presión se utilizan para controlar la presión del pistón en las prensas hidráulicas, garantizando un funcionamiento sin problemas y evitando los daños provocados por la alta presión.
  5. Equipos médicos y de pequeños procesos: Ayudan a reducir la presión en esterilizadores y humidificadores, así como en calentadores unitarios y otros pequeños equipos de proceso.
  6. Equipos industriales pesados: Estas válvulas desempeñan un papel crucial en los sistemas de lubricación de rodamientos, reduciendo la presión a niveles seguros para evitar daños.
  7. Sistemas de combustible: Las PRV se utilizan para gestionar y reducir la presión en los sistemas de combustible-aceite, garantizando el funcionamiento óptimo de estos sistemas.

¿Qué factores deben tenerse en cuenta al seleccionar una válvula reductora de presión para una aplicación concreta?

A la hora de seleccionar una válvula reductora de presión para una aplicación, es fundamental tener en cuenta factores como la presión aguas abajo deseada, el caudal necesario, el tipo de fluido y sus propiedades, y las fluctuaciones de presión y temperatura previstas. Además, la aplicación específica, la normativa del sector y las condiciones ambientales también son factores determinantes.

Principio de funcionamiento de la válvula reductora de presión 4
Principio de funcionamiento de la válvula reductora de presión 4

Es fundamental identificar la relación de reducción de presión de la válvula en relación con el valor del sistema, donde la válvula debe ser superior en cierta medida. La válvula debe ser capaz de responder a la señal de control de acción directa o inversa incluso con el caudal máximo o mínimo. Estas válvulas deben seleccionarse para un rango de control útil, es decir, de 20% a 80% del caudal máximo.

Válvula reductora de presión VS Válvula limitadora de presión

Válvula reductora de presión (PRV)Válvula limitadora de presión (PRV)
PropósitoReduce una presión de entrada elevada a una presión de salida más baja y constante.Protege los equipos liberando el exceso de presión de un sistema
OperaciónSe ajusta automáticamente a los cambios en la presión de entrada para garantizar una presión de salida constante.Se activa sólo cuando la presión del sistema se vuelve peligrosamente alta
DiseñoRelativamente complejo con diseños directos y pilotadosDiseño más sencillo, principalmente un aparato de resorte
AplicaciónSe utiliza en sistemas que requieren una presión constante y reducidaSe utiliza en sistemas que podrían enfrentarse a niveles de presión elevados e inseguros
FlujoControla el flujo de fluido y disminuye la presiónRedirige el flujo de fluido cuando la presión alcanza un nivel inseguro
MantenimientoRequiere un mantenimiento regular debido a su funcionamiento constanteRara vez requiere mantenimiento, ya que sólo funciona durante la sobrecarga de presión
ResultadoProporciona una presión reducida constante para satisfacer la demanda del sistemaEvita daños y posibles catástrofes ventilando el exceso de presión

¿Cómo responde una válvula reductora de presión a los cambios en la demanda?

Una válvula reductora de presión responde a los cambios en la demanda abriendo o cerrando la válvula. Cuando la presión aguas arriba se mantiene en los niveles establecidos o por debajo de la presión aguas abajo, el agua fluye libremente a través de la válvula, ya que no hay presión suficiente para forzar el diafragma hacia arriba y cerrar la válvula. Sin embargo, si la presión del lado de entrada empieza a superar la del lado de salida, obliga al diafragma a moverse hacia arriba, cerrando la válvula.

Principio de funcionamiento de la válvula reductora de presión 5
Principio de funcionamiento de la válvula reductora de presión 5

La demanda en el lado de salida suele dar lugar a una presión baja, lo que permite que la válvula permanezca abierta, mientras que la contrapresión de aguas abajo puede hacer que la válvula permanezca cerrada. Esta dinámica es un ejemplo de cómo la válvula mantiene el control de la presión estática y dinámica.

Conclusión

El principio de funcionamiento, los mecanismos y las aplicaciones de las válvulas reductoras de presión ponen de manifiesto su importancia en diversas industrias. Como componente fiable para regular y mantener una presión descendente estable y deseada en diversos sistemas, garantiza la seguridad y eficacia de los mismos. Conocer el funcionamiento de una válvula reductora de presión pone de manifiesto el papel fundamental que desempeña en el control de la presión, proporcionando soluciones precisas, automáticas y rentables.

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