¿Qué es un?válvula reguladora de presión?
En esencia, una válvula reguladora de presión es un dispositivo mecánico diseñado para controlar la presión aguas arriba o aguas abajo en respuesta a cambios en el sistema. Estos cambios pueden incluir fluctuaciones en el caudal, la presión, la temperatura u otros factores que ocurren durante el funcionamiento normal del sistema. El propósito del regulador de presión es mantener la presión requerida del sistema. Cabe destacar que los reguladores de presión se diferencian de las válvulas, que controlan el caudal del sistema y no se ajustan automáticamente. Las válvulas reguladoras de presión controlan la presión, no el caudal, y son autorreguladoras.

Tipo de regulador de presión
Hay dos tipos principales de válvulas reguladoras de presión:válvulas reductoras de presión y válvulas de contrapresión.

Las válvulas reductoras de presión controlan el flujo de presión al proceso detectando la presión de salida y controlando la presión aguas abajo de ellas.

Los reguladores de contrapresión controlan la presión del proceso detectando la presión de entrada y controlando la presión desde aguas arriba.

La selección ideal del regulador de presión depende de los requisitos de su proceso. Por ejemplo, si necesita reducir la presión de una fuente de alta presión antes de que el fluido del sistema llegue al proceso principal, una válvula reductora de presión puede ser la solución. Por el contrario, una válvula de contrapresión ayuda a controlar y mantener la presión aguas arriba, aliviando el exceso de presión cuando las condiciones del sistema la hacen superior a la requerida. Cuando se utiliza en el entorno adecuado, cada tipo puede ayudarle a mantener la presión requerida en todo el sistema.

Principio de funcionamiento de la válvula reguladora de presión
Las válvulas reguladoras de presión contienen tres componentes importantes que ayudan a regular la presión:

Componentes de control, incluyendo el asiento y el vástago de la válvula. El asiento de la válvula ayuda a controlar la presión e impide que el fluido se escape al otro lado del regulador cuando este se cierra. Mientras el sistema fluye, el vástago y el asiento de la válvula trabajan conjuntamente para completar el proceso de sellado.

Elemento sensor, generalmente un diafragma o un pistón. Este elemento hace que el asiento de la válvula suba o baje para controlar la presión de entrada o salida.

Elementos de carga. Según la aplicación, el regulador puede ser de resorte o de cúpula. El elemento de carga ejerce una fuerza de equilibrio descendente sobre la parte superior del diafragma.

Estos elementos trabajan en conjunto para crear el control de presión deseado. Un pistón o diafragma detecta la presión aguas arriba (de entrada) y aguas abajo (de salida). El elemento sensor intenta equilibrar la fuerza de ajuste del elemento de carga, que el usuario ajusta mediante una manija u otro mecanismo giratorio. El elemento sensor permite que el asiento de la válvula se abra o cierre. Estos elementos trabajan en conjunto para mantener el equilibrio y alcanzar la presión de ajuste. Si una fuerza cambia, otra debe cambiar también para restablecer el equilibrio.

En una válvula reductora de presión, se deben equilibrar cuatro fuerzas diferentes, como se muestra en la Figura 1. Estas incluyen la fuerza de carga (F1), la fuerza del resorte de entrada (F2), la presión de salida (F3) y la presión de entrada (F4). La fuerza de carga total debe ser igual a la combinación de la fuerza del resorte de entrada, la presión de salida y la presión de entrada.

Las válvulas de contrapresión funcionan de forma similar. Deben equilibrar la fuerza del resorte (F1), la presión de entrada (F2) y la presión de salida (F3), como se muestra en la Figura 2. En este caso, la fuerza del resorte debe ser igual a la suma de las presiones de entrada y salida.

Cómo elegir el regulador de presión adecuado
Instalar un regulador de presión del tamaño adecuado es fundamental para mantener la presión requerida. El tamaño adecuado generalmente depende del caudal del sistema: los reguladores más grandes pueden manejar caudales más altos y controlar la presión eficazmente, mientras que para caudales más bajos, los reguladores más pequeños son muy eficaces. También es importante dimensionar los componentes del regulador. Por ejemplo, sería más eficiente usar un diafragma o pistón más grande para controlar aplicaciones de menor presión. Todos los componentes deben tener el tamaño adecuado según los requisitos del sistema.

Presión del sistema
Dado que la función principal de un regulador de presión es gestionar la presión del sistema, es fundamental asegurar que su regulador esté dimensionado para las presiones máxima, mínima y de operación del sistema. Las especificaciones de los reguladores de presión suelen indicar el rango de control de presión, lo cual es fundamental para seleccionar el regulador de presión adecuado.

Temperatura del sistema
Los procesos industriales pueden tener amplios rangos de temperatura, y debe confiar en que el regulador de presión que seleccione soportará las condiciones de funcionamiento típicas esperadas. Los factores ambientales son uno de los aspectos a considerar, junto con factores como la temperatura del fluido y el efecto Joule-Thomson, que provoca un enfriamiento rápido debido a una caída de presión.

sensibilidad del proceso
La sensibilidad del proceso desempeña un papel importante a la hora de elegir el modo de control en los reguladores de presión. Como se mencionó anteriormente, la mayoría de los reguladores son de resorte o de cúpula. Las válvulas reguladoras de presión de resorte son controladas por el operador mediante una manija giratoria externa que controla la fuerza del resorte sobre el elemento sensor. Por el contrario, los reguladores de cúpula utilizan la presión del fluido dentro del sistema para proporcionar una presión de ajuste que actúa sobre el elemento sensor. Si bien los reguladores de resorte son más comunes y los operadores suelen estar más familiarizados con ellos, los reguladores de cúpula pueden ayudar a mejorar la precisión en aplicaciones que la requieren y pueden ser beneficiosos en aplicaciones de reguladores automáticos.

medios del sistema
La compatibilidad de los materiales entre todos los componentes del regulador de presión y el fluido del sistema es fundamental para la longevidad de los componentes y para evitar tiempos de inactividad. Si bien los componentes de caucho y elastómero experimentan cierta degradación natural, ciertos fluidos del sistema pueden provocar una degradación acelerada y fallas prematuras de la válvula del regulador.

Las válvulas reguladoras de presión desempeñan un papel vital en muchos sistemas industriales de fluidos e instrumentación, ayudando a mantener o controlar la presión y el caudal requeridos en respuesta a los cambios del sistema. Elegir el regulador de presión adecuado es fundamental para que su sistema se mantenga seguro y funcione como se espera. Una elección incorrecta puede provocar ineficiencias, bajo rendimiento, frecuentes problemas de diagnóstico y posibles riesgos de seguridad.