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REGULADORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL

¿Qué ocurriría en una red de tubería si se interrumpe el servicio en determinados circuitos? Sería un problema ya que se producirían excesos de caudal y presión para el resto de los circuitos de la red. Para compensar estos efectos existen los reguladores dinámicos llamadas válvulas de equilibrado dinámico o también K-flow. Las válvulas K-flow pueden actuar sobre el caudal, sobre la presión diferencial de un circuito o sobre ambos. En el primer caso, las válvulas se colocan en serie con el circuito a equilibrar y mantienen el caudal máximo sensiblemente constante dentro de un rango de presiones determinado. En la figura 1 puedes observar el efecto de un regulador de caudal acoplado en un circuito cuya curva característica es la representada.

Fig. 1: Efecto sobre la curva característica del regulador K-flow que actúa sobre el caudal.

Para caudales inferiores al nominal, el regulador K-flow está totalmente abierto, y el circuito presenta la curva característica C1. Cuando se alcanza el caudal nominal Ve, éste se mantiene constante, aumentando la resistencia de forma automática. Esta regulación es posible entre dos límites de presión ∆P1 y ∆P2, puesto que una vez se supere ∆P2, el circuito presentará una resistencia según la curva característica C2. A la hora de elegir un regulador K-flow, se deberá hacer en base al caudal nominal deseado y para un rango de presiones comprendido entre dos valores que posteriormente verás. En el caso de que los reguladores K-flow actúen sobre la presión diferencial, deberán ir colocados en paralelo con el circuito controlado, limitando la diferencia de presión entre los puntos de conexión de dicho regulador. Estos elementos se emplean para controlar posibles sobrepresiones en los ramales de los circuitos, producidos por fenómenos transitorios o de funcionamiento.

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En la figura 2 se muestra el montaje de un regulador de este tipo y su efecto sobre la curva característica del circuito. Como puedes ver, si la diferencia de presiones entre los puntos de conexión del regulador 1 es inferior a la nominal, éste se mantiene cerrado y el circuito muestra su característica C1. Cuando se alcanza el valor nominal ∆P1, dicho regulador actúa derivando un determinado caudal que permite mantener la diferencia de presión constante. No obstante, debes tener en cuenta que estos aparatos trabajan en un rango de caudal comprendido entre un mínimo C1 y un máximo C2 que más adelante determinaremos. Una vez sea superado V2 el circuito mostrará su nueva característica C2.

Fig. 2: Efecto sobre la curva característica del regulador K-flow que actúa sobre la presión diferencial. Por último, también existen en el mercado reguladores K-flow que regulan automáticamente el caudal y la presión diferencial de un circuito y que son empleados en aquellas instalaciones más exigentes que precisan de la acción combinada de ambos sistemas de regulación. Veamos dos ejemplos de equilibrado de una red. En primer lugar vamos a considerar una red como la mostrada en la figura 3, la cual funciona con caudales constantes en todo momento en los distintos circuitos. Por lo tanto, en este caso puede ser suficiente realizar un equilibrado estático mediante válvulas micrométricas (1-2) dispuestas en los circuitos con menor resistencia.

Fig. 3: Equilibrado de una red con caudal constante.

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Si representamos las curvas características de los tres circuitos (figura 4), referidas al caudal de circulación total V, la bomba de circulación se elegirá de acuerdo con el circuito más resistente (circuito 3). El punto de funcionamiento de dicho circuito será el C al cual corresponde la pérdida de carga P3. Pero puedes observar que el resto de circuitos ofrecen resistencias inferiores P1 y P2, las cuales deberán ser incrementadas hasta alcanzar el valor P3, de lo contrario se producirán excesos de caudal hacia ellos, en detrimento del caudal V3.

Fig. 4: Curvas características 1-2-3 para la red de la figura 6 con caudal constante.

En el caso de que tengamos una red en la cual se prevean variaciones de caudal en sus circuitos, conviene recurrir al equilibrado dinámico, para compensar los efectos producidos por tales hechos (ver figura 5).

Fig. 5: Equilibrado de una red con caudal variable. En principio hemos de elegir la bomba en base al caudal total V y la caída de presión del circuito más desfavorable (resistencia del circuito E3). Por lo tanto el punto de funcionamiento óptimo es el C, determinado por la intersección de la curva características del circuito 3 y la curva de funcionamiento de la bomba.

Fig. 6: Curvas características 1-2-3 para la red de la figura 5 con caudal variable. 3

Los circuitos con caudal V1 y V2 tendrán curvas características menos resistentes (1 y 2). Si tenemos instalados reguladores de caudal tipo K-flow K1 y K2, los puntos A o B se desplazarán verticalmente hasta alcanzar el punto C de funcionamiento óptimo. Pero para ello, los K-flow deberán ser elegidos para los caudales correspondientes V1 y V2 y unos rangos de presiones de trabajo comprendidos entre P1-P3 y P2-P3 respectivamente. Cuando se produce una variación de caudal en los circuitos con caudal V1 y/o V2, el emisor E3 puede recibir un caudal superior al previsto y como consecuencia, la curva 3 pasaría a ocupar una posición más vertical, alterando las condiciones iniciales previstas. Para compensarlo, será necesario disponer en dicho ramal de un regulador de presión diferencial K3, para derivar el exceso de flujo a través de él. En la figura 9 se representa la curva E3 correspondiente a la resistencia del ramal E3 en función del caudal que circula por él. Si Pd es la caída de presión (resistencia del circuito E3) entre los puntos donde se coloca el regulador diferencial K3, para el caudal previsto V3, cualquier exceso de flujo deberá derivarse de forma que no implique un aumento de la presión en el emisor E3. Por consiguiente el regulador deberá elegirse para la presión diferencial Pd y rango de caudales V3-V.

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