En este post veremos las aplicaciones principales de las válvulas hidráulicas de diafragma, aplicaciones orientadas sobre todo al regadío agrícola. Los conceptos vistos en los dos post anteriores nos ayudarán a entender lo que se explica en ésta entrada.
Generalmente se parte de una válvula básica a la que se le van añadiendo pilotos y accesorios que configurarán su aplicación definitiva. Veamos a continuación las principales.
Reductora de presión
El piloto reductor de presión (1) llevará a la válvula a cerrarse cuando la presión de aguas abajo (P2) aumente, y a abrirse cuando esta presión caiga por debajo del valor de ajuste. El sensor del piloto se conecta aguas abajo de la válvula. La llave o válvula de tres vías manual (2) permite un cierre manual de la válvula hidráulica.
En el caso de la imagen siguiente, la apertura y cierre de la válvula reductora de presión es controlada mediante la acción de un solenoide incorporado al circuito de comando.
Sostenedora de presión
Esta válvula mantiene una presión constante y preestablecida aguas arriba, independientemente de los cambios de presión o caudal que puedan producirse en la conducción donde se instale.
Hay otros nombres para las válvulas sostenedoras de presión, y esto puede causar confusión. Estas válvulas son también llamadas válvulas mantenedoras de presión aguas arriba, de alivio o de seguridad, etc., todas son técnicamente iguales pero su uso presenta matices diferentes.
Las válvulas de alivio o de seguridad se montan en una te y descargan el exceso de presión a la atmósfera, protegiendo de sobrepresiones a las tuberías.
Las válvulas sostenedoras o mantenedoras se montan directamente en la tubería de impulsión (aguas abajo de las bombas) o a la entrada al depósito. Abren sólo después que la presión sube por encima del punto regulado, y cierran cuando la presión desciende por debajo del mismo. Cuando se instalan a la salida de bombas hacen que estas trabajen en un punto determinado de su curva característica.
El piloto sostenedor de presión detecta la presión de aguas arriba (P1) y desplaza el mecanismo de cierre de la válvula principal hasta que se alcanza la presión de ajuste del piloto.
El piloto sostenedor es esencialmente igual que el piloto reductor, sólo que el sensor se conecta aguas arriba de la válvula.
Válvula reductora y sostenedora presión
Se trata de una válvula que combina las dos anteriores, es reductora y sostenedora de la presión. Los pilotos mantienen por un lado, aguas arriba, una presión preestablecida mientras por otro lado se reduce la presión de aguas abajo a un nivel constante y preestablecido.
El piloto reductor de presión detecta la presión aguas abajo y el piloto sostenedor detecta la presión aguas arriba. Los tornillos de ajuste de cada piloto permiten establecer los niveles de presión en los valores deseados.
En la imagen anterior apreciamos una válvula con los dos pilotos (reductor y sostenedor de presión), las conexiones (observa la conexión de aguas arriba y de aguas abajo) y el solenoide para la apertura y cierre programados.
Limitadora de caudal
Su función es impedir que el caudal sobrepase al prefijado, independientemente de que varíe la presión.El piloto limitador de caudal es similar al piloto reductor de presión, sólo que esta vez el sensor está conectado a una paleta o bien a un orificio calibrado como puede verse en las figuras siguientes.
El piloto limitador de caudal tipo paleta (1) instalado en el circuito de comando de una válvula contador, se mueve con el incremento del flujo y modifica hidráulicamente la válvula principal para que cierre o abra según el valor instantáneo de caudal. (La paleta del piloto se instala en el interior de la tubería, aguas arriba de la válvula)
La precisión del contador es independiente y no se ve afectada por la actuación de la válvula.
La llave (2) permite presurizar la cámara (3) para cerrar manualmente la válvula.
En la imagen anterior podemos observar un piloto limitador de caudal tipo placa orificio (2). El piloto detecta la diferencia de presión (∆P) a ambos lados de un orificio calibrado (1). Esta caída de presión es proporcional al caudal instantáneo.
Según el diferencial de presión, el piloto envía un comando hidráulico a la válvula para que abra o cierre, limitando el caudal instantáneo.
Control de nivel de agua
Se utilizan para el llenado y mantenimiento de los niveles de agua en los depósitos. Pueden ser de dos modelos: para controlar exclusivamente el nivel de llenado o para controlar el nivel de llenado y mantener un nivel mínimo en el depósito.
La válvula controla el llenado de un depósito mediante un flotador horizontal modulante que mantiene un nivel constante con independencia de los cambios de consumo de agua.
La válvula controla hidráulicamente el nivel de un depósito, abriendo completamente cuando la boya llega al nivel más bajo preestablecido y cerrando en el nivel superior.
Válvula de alivio rápido de presión
Esta válvula alivia de forma rápida el exceso de presión de la red cuando el valor de la misma alcanza el valor máximo establecido.
Mientras las válvulas de control se dimensionan para velocidades de circulación de agua en su interior generalmente de 3, 4, 5… m/s, las de alivio rápido se dimensionan para velocidades de 10, 15… m/s para permitir un rápido descenso de la presión en la conducción cuando actúan, liberando rápidamente grandes cantidades de agua.
La válvula responde inmediatamente a subidas o picos de presión en el sistema abriéndose completamente cuando el piloto detecta una subida por encima del valor preestablecido, y cerrándose con suavidad una vez eliminado el exceso de presión.
Válvula de apertura anticipada (anti-ariete)
Es una válvula dotada de un piloto reductor y un piloto sostenedor que se utiliza para evitar las sobrepresiones que se producen en las paradas bruscas de los grupos de bombeos en impulsiones. Se instala en derivación a la salida de las bombas. Para su dimensionado y ubicación se necesitará el empleo de programas de simulación.
La válvula abre antes de que llegue la onda de sobrepresión, actuando a modo de válvula de alivio pero con la ventaja de no abrir como consecuencia del incremento del exceso de presión por golpe de ariete, sino antes de que ocurra el fenómeno.
Para finalizar, comentar dos tipos de válvulas cuyas aplicaciones son interesantes.
Válvula control de bomba
Se utiliza a la salida de las bombas y evita las oscilaciones de presión que se producen durante el arranque y parada de las mismas. Abre lentamente durante el arranque de la bomba y cierra lentamente durante su parada. Se emplea cuando no se controla la operación de las bombas mediante un variador de frecuencia.
Válvula anti rotura
Estas válvulas se utilizan para cortar el paso del agua cuando se produce una rotura en la tubería, aguas abajo de la instalación. La rotura se detecta al producirse en el caudal circulante un aumento en la velocidad del agua o bien un aumento de la presión.
Ejemplos dónde se instalan
Utilizadas en aplicaciones de sistemas de riego a baja presión. Parcelas con tuberías de goteo sin emisores compensantes. Redes con variabilidad en la presión de suministro.
Utilizadas en estaciones de filtrado para garantizar una presión adecuada durante las operaciones de limpieza automática. Empleadas para el control del llenado de las líneas de riego.
Utilizadas para el control de llenado de la línea, en estaciones de filtrado y en sistemas de riego móviles o desplazables.
Se utilizan fundamentalmente en redes colectivas de riego en los hidrantes de toma en parcela.
Mantienen un nivel prefijado de llenado de un depósito.
Protegen las estaciones de bombeo de los efectos de las sobrepresiones por golpe de ariete.