Válvula reductora de presión de vapor

¿Qué es una válvula reductora de presión de vapor? 

Como tal, la válvula reductora de presión de vapor se define como una válvula de control automática que se utiliza para reducir una presión de entrada superior no regulada a una presión de salida reducida y constante, independientemente de las fluctuaciones de la presión de vapor aguas arriba.  Una válvula reductora de presión de vapor es una válvula utilizada en muchas aplicaciones de vapor para controlar el flujo de vapor. Esta válvula desempeña un papel fundamental para proporcionar el nivel correcto de presión de vapor en las plantas. El vapor entra en una válvula reductora de presión de vapor a una presión alta en relación con lo que se necesita aguas abajo. La válvula ayuda a reducir la presión al nivel requerido antes de que llegue al lugar necesario. Las válvulas reductoras de presión de vapor se utilizan en aplicaciones industriales, comerciales e institucionales para controlar la presión del vapor. Se utilizan en áreas como las instalaciones de prueba, las líneas de aceite, los autoclaves, los radiadores individuales, las planchas de vapor y los vulcanizadores. Una válvula reductora de presión de vapor es una válvula automática que se utiliza para garantizar que no haya un exceso de presión en un sistema. Esta válvula también se conoce como regulador de presión de vapor.

Figura: Válvula reductora de presión de vapor

¿Cómo funciona una válvula reductora de presión de vapor? 

En su posición normal antes de la puesta en marcha, la válvula principal está cerrada y la válvula piloto se abre por la presión del aire o la fuerza del muelle. El vapor pasa a través de la válvula piloto a la cámara de la membrana y sale por el orificio de control. Cuando el flujo a través de la válvula piloto es mayor que el flujo a través del orificio, la presión de control del diafragma aumenta y la válvula principal se abre. Cuando el vapor fluye a través de la válvula principal, la presión aguas abajo aumenta y se retroalimenta a través de la línea de detección de presión hacia el lado inferior del diafragma de presión. Cuando la fuerza de compresión y la fuerza por debajo del diafragma se equilibran, la válvula piloto se estrangula. La presión de control del diafragma principal que se mantiene coloca la válvula principal para liberar el vapor necesario para la presión de suministro. El ajuste de la presión de aire o del muelle por encima del diafragma altera la presión de salida. Cuando no se necesita vapor, la presión de la línea de detección se incrementa, lo que cierra el piloto de presión mientras la presión de control fluye de vuelta a través del orificio de control. Esto ayuda a la válvula principal a mantener la presión necesaria y puede cerrarse herméticamente para mejorar el cierre sin salida. 

Figura: Funcionamiento de una válvula reductora de presión de vapor

Tipos de válvulas reductoras de presión de vapor

Válvula reductora de presión de vapor de acción directa

Se trata de válvulas reductoras de presión de vapor adecuadas para su uso en cargas pequeñas en las que no se necesita un control específico de la presión. Los fabricantes de válvulas reductoras de presión de vapor diseñan estas válvulas de manera que tengan un tamaño compacto, una instalación más fácil y sean baratas. Sin embargo, la presión de ajuste de estas válvulas es de más variaciones en relación con la válvula reductora de presión de vapor accionada por piloto. Estas válvulas se utilizan en una instalación de punto de uso.

La válvula reductora de presión de vapor de acción directa es una válvula sencilla que funciona mediante fuelles convolutos o diafragma plano. El funcionamiento de esta válvula no necesita una línea de detección externa aguas abajo, ya que es autónoma. Las válvulas reductoras de presión de vapor de acción directa tienen resortes de ajuste que se mueven para ayudar a la apertura directa de la válvula. La compresión del muelle aumenta la fuerza de apertura de la válvula reductora de presión de vapor para aumentar el caudal. Cuando la presión aumenta aguas abajo, se produce un equilibrio en el que la presión aguas abajo alimenta un lado inferior del muelle de ajuste, lo que provoca una fuerza ascendente que contrarresta la compresión del muelle. La fuerza de compresión del muelle se restringe para aumentar la sensibilidad suficiente para igualar los cambios de presión aguas abajo. Esto da como resultado un control de presión simple a través del orificio de la válvula. 

Figura: Válvula reductora de presión de vapor de acción directa

Válvula reductora de presión de vapor de accionamiento piloto

Se trata de válvulas reductoras de presión de vapor que se utilizan para grandes cargas que necesitan un control estrecho de la presión. Estas válvulas ofrecen una respuesta rápida a la variación de la carga y son adecuadas para una amplia gama de caudales de vapor en relación con las válvulas de acción directa. Las válvulas reductoras de presión de vapor accionadas por piloto son de mayor tamaño y más costosas.

Esta válvula emplea una válvula piloto para cargar el diafragma o el pistón con el fin de aumentar la fuerza descendente necesaria para abrir la válvula principal de mayor tamaño. Este enfoque ayuda a mejorar la capacidad de flujo mayor con una menor variación de la presión. Cuando la fuerza entre la presión secundaria y el muelle de ajuste se equilibra, se controla el cierre y la apertura de la válvula piloto. Este tipo de válvula reductora de presión de vapor accionada por el piloto ayuda a suministrar presión al diafragma o pistón de la válvula primaria. El área del diafragma o pistón ayuda a amplificar la fuerza descendente producida por la presión del flujo piloto. Esto ayuda a abrir una válvula principal de mayor tamaño para proporcionar la capacidad de un caudal elevado. 

Debido a la amplificación de la fuerza, la apertura de la válvula piloto por un pequeño cambio conduce a un gran cambio de flujo y presión aguas abajo a través de la válvula principal. De este modo, un pequeño cambio en la fuerza del muelle de ajuste da lugar a una respuesta rápida en una amplia gama de caudales. Una de las ventajas de la válvula reductora de presión de vapor accionada por piloto es la rápida respuesta y el estricto control de la presión aguas abajo. Las válvulas reductoras de presión de vapor accionadas por piloto son de dos tipos que son de pistón pilotado internamente y de válvula pilotada externamente. La válvula de pistón pilotada internamente emplea dos válvulas, la principal y la piloto, en una sola unidad. Esta válvula puede proporcionar una precisión de +/- 5%. 

La válvula pilotada externamente emplea un doble diafragma que sustituye al operador de pistón de la válvula de accionamiento interno. Esta válvula de presión reductora de vapor pilotada externamente puede proporcionar una precisión de +/-1%. 

Figura: Válvula reductora de presión de vapor accionada por piloto

Prácticas que ayudan a mejorar la vida útil de una estación de válvulas reductoras de presión de vapor 

Asegúrese de que la válvula reductora de presión de vapor se ajusta a la aplicación

Seleccione la válvula correcta para esa aplicación específica. Esto significa averiguar primero los caudales de vapor mínimo y máximo. La válvula reductora de presión de vapor debe ser capaz de manejar el caudal mínimo, ya que será el punto más común y crítico a controlar. 

Que el nivel de ruido sea de 85dBA o inferior

Establecer un nivel de ruido máximo de 85dBA para la válvula reductora de presión de vapor ayudará a gestionar la velocidad en la salida y a prolongar la vida útil de la válvula, además de ayudar a reducir el ruido. Las válvulas reductoras de presión de vapor que tienen una velocidad de salida muy alta tienen una vida operativa corta. Si la válvula reductora de presión de vapor tiene un nivel de ruido bajo o trabaja a velocidades muy bajas, tendrá una vida útil muy larga. Algunas de las formas de reducir los niveles de ruido en estas válvulas son aumentar el tamaño del tubo de la válvula de salida o añadir un embellecedor especial. 

Añadir un colador de vapor que tenga una válvula de escape

Este colador es necesario antes de la válvula reductora de presión de vapor para protegerla de los materiales corrosivos. Las líneas de vapor tienden a tener materiales residuales de la corrosión. El uso del colador ayuda a filtrar el flujo y así evitar que dichos materiales se alojen en la válvula, lo que podría causar un fallo prematuro. 

Añada una bolsa de goteo a la línea de vapor 

Una válvula reductora de presión de vapor necesitará una bolsa de goteo para la eliminación del condensado de la tubería aguas arriba. Esto ayuda a eliminar el condensado de las líneas de vapor y así evitar que el condensado pase por la válvula. La importancia de esta característica es que asegurará que el condensado no pueda entrar en la válvula porque puede causar erosión y una vida útil corta. 

Ubicación de la válvula reductora de presión de vapor 

La ubicación adecuada de la válvula en la estación de vapor contribuye a mejorar su funcionamiento. Por ello, asegúrese de que después de la válvula reductora de presión de vapor la distancia mínima es de 10 diámetros de tubería antes de una línea de vapor o antes de cambiar la dirección del flujo de vapor. 

Orientación de la válvula reductora de presión de vapor

Las válvulas reductoras de presión de vapor tendrán más vida útil si se instalan en orientación horizontal que en posición vertical. Si se instalan en posición vertical, la válvula no tendrá la capacidad de eliminar la acumulación de condensado antes de la entrada de la válvula. Esto se debe a que, al pasar el condensado a través de una válvula reductora de presión de vapor, afecta negativamente a la vida útil de la válvula. 

Emplear válvulas de calentamiento y de derivación

En una estación de válvulas reductoras de presión de vapor, una válvula de calentamiento ayudará a calentar la línea de vapor en el rango de tiempo recomendado para esa línea de vapor. La válvula de derivación deberá tener un coeficiente de caudal inferior al de la válvula reductora de presión de vapor. 

Instalación de manómetros 

La estación de la válvula reductora de presión de vapor necesitará manómetros antes y después. Esto ayudará a diagnosticar la válvula. Además, sería necesario instalar una válvula de aislamiento y un tubo de sifón para ayudar a la hora de realizar el mantenimiento. 

Aplicaciones de las válvulas reductoras de presión de vapor

• Las válvulas reductoras de presión de vapor se utilizan para reducir la presión de entrada, variable o constante, para mejorar la presión de salida, ajustable y constante. En este caso, la presión de entrada acciona la válvula. Cuando la presión de salida se acerca al ajuste del muelle de un piloto, la válvula reductora de presión de vapor empieza a modular y mantiene la presión ajustada. 
• Las válvulas reductoras de presión de vapor se utilizan para reducir la alta presión de entrada a una baja presión de salida para el suministro de vapor. 
• Las válvulas reductoras de presión de vapor se utilizan para suministrar vapor de reposición a la tubería de escape de la turbina. Cuando la carga de una turbina se reduce y el escape de la turbina no es suficiente para la carga de vapor, un ligero descenso de la presión de escape hace que la válvula alimente la cantidad adecuada de vapor según la demanda. 
• La válvula reductora de presión de vapor se utiliza para distribuir el vapor de las calderas sobrecargadas en los servicios esenciales. 
• Las válvulas reductoras de presión de vapor se utilizan en esterilizadores y calentadores unitarios para reducir la presión de entrada variable o constante a una presión de entrega constante. 

Ventajas de las válvulas reductoras de presión de vapor 

• Las válvulas reductoras de presión de vapor no necesitan una fuente de energía externa. 
• Los fabricantes de válvulas reductoras de presión de vapor emplean un diseño sencillo que hace que estas válvulas sean de bajo coste. 
• Ofrecen una respuesta rápida. 
• Estas válvulas no necesitan controladores de retroalimentación ni elementos de medición independientes. 
• Las válvulas reductoras de presión de vapor son muy fiables y fáciles de mantener. 
• Estas válvulas eliminan las fugas externas y la alta fricción, ya que no tienen empaquetadura en el vástago. 

Desventajas de las válvulas reductoras de presión de vapor 

• Las válvulas reductoras de presión de vapor no tienen acción de rearme. 
• Estas válvulas tienen presiones nominales y tamaños limitados. 

Solución de problemas de las válvulas reductoras de presión de vapor 

Bajo carga normal, la presión controlada se dispara en exceso

Hay materiales extraños o suciedad alojados entre la cabeza de la válvula piloto y el asiento. Afloje el tornillo y retire las conexiones de la tubería para ayudar en la limpieza o reemplace si es necesario. 
Hay materiales extraños entre el asiento y la cabeza de la válvula principal. Haga una inspección y limpie el asiento y el cabezal. 
El conducto u orificio de detección de presión está obstruido. Retire, haga una inspección y limpie las líneas y los orificios. 

La válvula reductora de presión de vapor controla el exceso de presión sólo bajo cargas ligeras

El asiento y el cabezal de la válvula principal están desgastados o tienen suciedad entre ellos. Haga una inspección y limpie el asiento y el cabezal. La válvula está sobredimensionada. Ajuste el tornillo para proporcionar la presión necesaria para cargas ligeras. 
La válvula de derivación tiene fugas o no cierra bien. Compruebe la válvula de derivación y repárela si es necesario. 
Material extraño o suciedad alojada en la válvula principal. Haga una inspección y limpie esa suciedad. 

La válvula reductora de presión de vapor no se abre 

Rotura en la válvula principal. Desenrosque las conexiones de los tubos y rompa la válvula de derivación. En caso de que haya un flujo de vapor desde la válvula principal, el diafragma está defectuoso y debe ser sustituido. 
Orificio obstruido. Retire el orificio y límpielo. 
Suciedad obstruida en el asiento de la válvula piloto. Retire el conjunto de asiento y cabezal. Inspeccione si hay suciedad y limpie o sustituya si es necesario. 
Obstrucción en el colador de la tubería. Inspeccione y limpie el colador. 

La válvula reductora de presión de vapor tiene una presión de salida baja 

El ajuste de la válvula piloto no está bien hecho. Ajuste el tornillo a la presión correcta. 
Válvula subdimensionada. Compruebe la carga requerida con el valor nominal de la válvula para confirmar si es la causa principal. 
Presión de suministro de vapor muy baja. Compruebe la presión de suministro y corrija lo necesario. 
Ruptura de la válvula de diafragma principal. Desenrosque la conexión de la tubería y rompa la válvula de derivación. En caso de que haya un flujo de vapor desde el diafragma, entonces el diafragma necesita ser reemplazado ya que está defectuoso. 
Falta el orificio de purga. Sustituya el accesorio adecuado. 

La válvula reductora de presión de vapor no se cierra 

Fuga en la válvula de derivación o esta válvula está abierta. Compruebe y cierre o repare según sea necesario. 
La línea de detección del piloto no está instalada o está bloqueada. Retire, inspeccione, instale o limpie según sea necesario. 
Un piloto es una ruptura por lo tanto de vapor. El conjunto del diafragma piloto debe ser reemplazado. 

Resumen 

Las válvulas reductoras de presión de vapor son válvulas que se utilizan para mejorar el control preciso del vapor aguas abajo. Estas válvulas pueden ajustar automáticamente la apertura de la válvula para ayudar a que la presión se mantenga constante incluso cuando hay fluctuación en los caudales mediante muelles, diafragmas o pistones. Las válvulas reductoras de presión de vapor emplean componentes de cierre y apertura en el cuerpo de la válvula para alterar el flujo de vapor, reducir la presión del mismo y controlar el nivel de grado de cierre y apertura de las piezas utilizando la presión detrás de la válvula.

Hay dos tipos de válvulas reductoras de presión de vapor que son la válvula reductora de presión de vapor de acción directa y la válvula reductora de presión de vapor accionada por piloto. El fabricante de válvulas reductoras de presión de vapor de acción directa hace la válvula para su uso cuando hay una pequeña carga y cuando se puede aceptar la caída de presión aguas abajo. Estas válvulas de acción directa son las más adecuadas para aplicaciones de carga ligera. Los fabricantes de válvulas reductoras de presión de vapor accionadas por piloto fabrican las válvulas de forma que respondan fácilmente a los cambios de carga y mantengan una presión secundaria estable con un control preciso de la presión.

Las válvulas reductoras de presión de vapor accionadas por piloto son las más adecuadas para aplicaciones de gran carga. Las válvulas reductoras de presión de vapor se utilizan en muchas industrias como las aplicaciones comerciales, institucionales e industriales, entre otras. Los usos de estas válvulas incluyen radiadores individuales, vulcanizadores, autoclaves, instalaciones de prueba, líneas de aceite, planchas de vapor, entre otros, para controlar el flujo de vapor. Las válvulas reductoras de presión de vapor tienen varias ventajas que hacen que se utilicen ampliamente en diferentes industrias como su diseño sencillo, su bajo coste, la no necesidad de energía externa, su alta fiabilidad y su fácil mantenimiento, la rápida respuesta entre otras.