VALVULAS HIDRAULICAS

SOBRE VALVULAS HIDRAULICAS

Las próximas entradas buscaran ayudar comprender mejor el significado de las válvulas, sus componentes y sus principales funciones de control.

VALVULAS – GENERALIDADES

DEFINICION.-

Por definición, una válvula es un dispositivo que incrementa la resistencia hidráulica de una
conducción y que permite tener algún tipo de control sobre el fluido conducido: impidiendo el paso
del agua (válvula cerrada), posibilitando el paso sin restricciones del agua (válvula abierta) o
posibilitando el paso parcial, siguiendo alguna consigna de control (válvula modulando).

Tipos de válvulas:
 Válvula de apertura/cierre: es capaz de abrir completamente o cerrar completamente, a partir de
una operación manual-local o de una señal remota (hidráulica, eléctrica o neumática).
 Válvula de control: será capaz de modular, modificando el grado de apertura, de forma tal de
seguir una consigna: presión de entrada, presión de salida, caudal o demanda, nivel de un tanque,
etc.
 Válvula de seguridad: válvula que generalmente se ubica en derivación, cerrada y que ante un
evento no deseado procede a abrirse, aliviando parte del flujo y llevando la presión a valores no
destructivos.

VALVULA HIDRAULICA AUTOMATICA DE CONTROL

Definición:

 Hidráulica: la fuente de energía que utilizará para modificar la posición del obturador, es la presión
del agua. La misma puede provenir de una fuente externa presurizada, o del propio sistema.

 Auto-operada: la energía hidráulica, es la energía del propio sistema que pretende controlar,
tomada de Aguas Arriba de la válvula. No existe fuente externa de energía.

 Automática: luego de la puesta en funcionamiento, la válvula operará de modo totalmente
automático, sin la intervención de ningún operario (excepto para su mantenimiento).

 De control: es posible controlar diversos parámetros (presión de entrada, presión de salida,
demanda o caudal, nivel de un tanque, etc).



ACTUADOR – OBTURADOR – ASIENTO

 Obturador: es el dispositivo que “interfiere” total o parcialmente el paso del agua. En una válvula,
el obturador puede ser un disco, un tapón, una cuchilla, un diafragma, etc.

 Asiento: parte de la válvula donde el obturador generará el cierre.

 Actuador: es quien, a partir de una fuente de energía, “modifica” la posición del obturador.

Por ejemplo, los modelos de las valvulas DOROT:








En las válvulas S100 y S300, el actuador es el diafragma.
En las válvulas S100, el obturador es el mismo diafragma.
En las válvulas S300, el obturador es un disco guiado.






ALGUNOS PARAMETROS Y DEFINICIONES HIDRAULICAS

Los parámetros hidráulicos que deben ser tenidos en cuenta a la hora de diseñar, seleccionar
o analizar el funcionamiento de una válvula hidráulica son:
P1 = presión de entrada = presión aguas arriba
P2 = presión de salida = presión aguas abajo
Q = caudal = demanda = flujo = consumo
K = resistencia de la válvula (acorde al grado de apertura)




COEFICIENTE DE FLUJO (Kv – Cv) y PERDIDA DE CARGA

El coeficiente de flujo permite evaluar la capacidad hidráulica de una válvula y se expresa como la
relación entre caudal y pérdida de carga
Kv: se expresa en m3/h, para una pérdida de carga de 1 bar. Si el Kv de una válvula es de 150,
significa que, estando totalmente abierta, es capaz de dejar pasar 150 m3/h, generando una
pérdida de carga 1 bar de presión.
Cv: igual al Kv, pero en unidades británicas (gpm @ 1psi) [ Kv = 0.86 Cv ]






Conociendo el Kv / Cv de una válvula y el caudal que se desea hacer pasar (estando la misma
completamente abierta), es posible determinar la pérdida de carga que va a generarse.


VELOCIDAD Y CAUDAL DE LAS VALVULAS

Como es bien sabido:
Q = Vo / Ti = Se x Ve
(caudal = volumen / tiempo = sección x velocidad)

En válvulas de control:

Caudal máximo: corresponde al caudal máximo admisible en operación contante, acorde a una
velocidad de 5.5 m/seg. Si bien es posible, normalmente nunca se utilizan las válvulas con estos
caudales.

Caudal de diseño: en general las válvulas de control (reductora, sostenedora, etc), se
dimensionan para caudales acorde con velocidades de 1.5–3.5 m/seg. Dado que las tuberías se
dimensionan para caudales acorde a velocidades de 1–2 m/seg, es frecuente seleccionar válvulas
de control de diámetros inferiores al de la tubería.


En válvulas de seguridad:

Caudal máximo: las válvulas de seguridad están diseñadas para operar durante un corto período
de tiempo y con una frecuencia de uso muy baja, por lo que es posible diseñar este tipo de
válvulas para condiciones extremas de velocidad de hasta 15 m/seg.
Importante: el tubo de descarga de las válvulas de seguridad no debe superar los 4.5 m/seg (*)




(*) una alta velocidad en el tubo de descarga se asocia con una alta pérdida de carga, la cual limita la descarga de la válvula y por lo tanto aumenta la presión en la tubería principal.





CAVITACION

La cavitación es un fenómeno físico, relacionado con el agua y que puede afectar a las
válvulas (y a bombas, hélices, etc). El mismo está relacionado con la velocidad del agua y la
tensión de vapor.
El agua pasa del estado líquido al estado de vapor (dado que la presión cae por debajo de la
tensión de vapor), y al regresar nuevamente al estado líquido, las burbujas de vapor implotan,
generando micro-chorros de presión que dañan la válvula.




Este escenario operacional, es frecuente encontrarlo en válvulas reductoras de presión,
cuando se desea generar una caída importante de presión.
Si la cavitación es extrema, se denomina “cavitación destructiva” y la misma termina por dañar el
cuerpo de la válvula.
Mediante estudios en laboratorio, es posible saber si una válvula va a operar en condiciones de
cavitación destructiva, lo cual puede ser previsto a la hora del diseño, sea mediante ábacos o
mediante cálculos