Una corriente de agua que circula a presión por el interior de un conducto lleva asociada dos valores que previamente hemos determinado durante el diseño de la instalación: el caudal o litros de agua que atraviesan la sección del conducto por unidad de tiempo y la presión de trabajo.
El caudal va a depender de la sección de la conducción. Evidentemente a mayor sección de tubería mayor será el caudal trasportado, ya que se relacionan por la expresión Q = v · S
Si establecemos por ejemplo una velocidad de transporte de 1,5 m/s, cuando aumenta S lo hace proporcionalmente Q.
Tanto el caudal como la presión están en relación directa con las condiciones de trabajo de las instalaciones. Por ejemplo, en el caso de una instalación de riego, la presión y el caudal están relacionados con el tipo de emisor que se emplee para regar los cultivos (si son goteos, aspersores o máquinas de riego) así como de los turnos de riego. Si se trata de una instalación de agua potable, la relación caudal-presión dependerá del grado de simultaneidad del consumo de agua durante el día así como de la estacionalidad de ocupación de las viviendas durante el año.
Una instalación bien diseñada ofrecerá la presión de servicio necesaria en el punto más desfavorable de la instalación, para garantizar que el suministro de agua sea el correcto. Este punto puede ser por ejemplo, para una instalación de riego, el emisor más alejado del equipo de bombeo. Sin embargo en una instalación de riego o de abastecimiento de agua potable, los requerimientos de presión pueden ser cambiantes a lo largo de la campaña o en el transcurso del año. Esto implica que para lograr una presión adecuada para una zona determinada existirán otras zonas en las que la presión sea excesiva. Siempre excesiva, nunca menos presión, ya que, como hemos indicado al principio de este párrafo, durante el diseño debemos de garantizar que la presión de servicio sea la adecuada en el punto más desfavorable de la instalación.
Para evitar los incrementos de presión que puedan producirse en determinadas zonas de la instalación emplearemos válvulas reductoras de presión.
Una válvula hidráulica utiliza para su funcionamiento la presión propia del agua que circula a través de ella, por lo que no necesita de ninguna otra fuente de energía.
Composición
La válvula hidráulica se compone fundamentalmente de tres partes principales:
- La válvula básica o cuerpo, que es el elemento que abre, cierra o modifica el paso de agua.
- Uno o varios pilotos encargados de dirigir la válvula básica.
- El circuito de control, que incluye filtro de protección, llaves manuales, microtubos, dispositivos de regulación, etc, y las conexiones de todos estos elementos con la válvula básica, con los pilotos y con la red de tubería.
En la imagen siguiente se muestra una válvula hidráulica con sus piezas principales.
¿Cómo trabaja una válvula hidráulica reductora de presión?
El funcionamiento de estas válvulas es sencillo. Un piloto perfectamente regulado recibe la información a través del circuito de control del parámetro que debe controlar: el caudal, la presión o el nivel de agua de un depósito por ejemplo. Ante cualquier variación de los datos recibidos el piloto hace reaccionar el diafragma de la válvula posicionándolo de nuevo, de manera que se alcance la consigna preestablecida. Puede decirse que el piloto es el cerebro de la válvula pues modifica su apertura o cierre para mantener la instalación en el valor de consigna establecido, ya sea una presión o un caudal determinado por ejemplo.
En el video siguiente puede verse cómo funciona una válvula hidráulica y de qué manera utiliza la energía del agua para operar.
Si deseas profundizar en la comprensión de las válvulas hidráulicas puedes revisar mis dos artículos siguientes:
Funcionamiento de una válvula reductora de presión
Veamos de nuevo la imagen que nos muestra los componentes principales de una válvula hidráulica reductora de presión para poder comprender mejor su funcionamiento. La válvula mantendrá una presión constante aguas abajo, aunque varíen las condiciones de presión de aguas arriba.
El piloto reductor de presión (1) llevará a la válvula a cerrarse cuando la presión de aguas abajo (P2) aumente con la finalidad de mantener la presión en el valor de consigna establecido aguas abajo, y a abrirse cuando esta presión caiga por debajo del valor de ajuste, independientemente de la presión que tengamos aguas arriba –naturalmente la presión aguas arriba debe de ser siempre mayor que la de aguas abajo-. El sensor del piloto se conecta aguas abajo de la válvula para detectar los cambios de presión y posicionar la apertura o el cierre de la válvula según convenga. La llave o válvula de tres vías manual (2) permite un cierre manual de la válvula hidráulica.
Si nos fijamos en 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, por lo que puede abrirse y cerrarse la válvula a distancia mediante un programador eléctrico.
En el siguiente video se muestra el funcionamiento de una válvula reductora de presión. Observa que ante la demanda variable de consumo de agua, gracias a la acción del piloto que previamente se ha regulado a una presión establecida, la válvula mantiene aguas abajo la presión prefijada con independencia de la variación de consumo aguas abajo y de la variación de presión aguas arriba.
En la segunda parte veremos qué observaciones y criterios deberemos de tener en cuenta para seleccionar las válvulas reductoras de presión.