Las válvulas reductoras de presión de acción directa y las de tipo piloto se diferencian en el “mecanismo de control” con el que estabilizan la presión secundaria, y como resultado presentan diferencias en el rango de caudal en el que rinden mejor y en la estabilidad de la presión secundaria (característica de presión). A grandes rasgos, las de acción directa se adaptan a aplicaciones de bajo caudal o con pequeñas variaciones de caudal, mientras que las de tipo piloto son adecuadas para aplicaciones de gran caudal o donde se desea mantener la presión secundaria lo más constante posible. No obstante, la selección real no se define solo por el caudal y la precisión: se decide considerando en conjunto condiciones como el tipo de fluido, la presión primaria, la presión secundaria, el caudal máximo y mínimo, el Cv necesario, la relación de reducción, la variación de caudal y el entorno de instalación. A continuación resumimos el mecanismo y los puntos clave para tomar la decisión.
Puntos clave de este artículo
- La diferencia básica es: acción directa = control directo y sencillo, orientado a bajo caudal; tipo piloto = control indirecto, fuerte en gran caudal y en la estabilidad de la presión secundaria
- La “precisión” se puede comparar de forma concreta si se entiende principalmente como la caída de la presión secundaria al variar el caudal (offset/característica de presión)
- La selección es un juicio integral de varias condiciones. Además del caudal máximo, es importante verificar el caudal mínimo y la relación de reducción
Diferencias de mecanismo entre la acción directa y el tipo piloto
Válvula reductora de acción directa
La de acción directa tiene una estructura en la que la presión secundaria se recibe directamente mediante un diafragma (o un pistón) y el grado de apertura del obturador se determina por el equilibrio con la fuerza del resorte de ajuste. Su funcionamiento es sencillo: cuando la presión secundaria baja, el resorte abre la válvula, y cuando sube, la cierra; tiene la ventaja de contar con pocas piezas y ser fácil de mantener.
Por otro lado, al aumentar el caudal cambia la compresión del resorte, por lo que tiende a producirse una ligera caída de la presión secundaria por debajo del valor ajustado (offset, descenso de la característica de presión). Es un tipo fácil de manejar en aplicaciones con poca variación de caudal o de caudal relativamente bajo.
Válvula reductora de tipo piloto
La de tipo piloto es un método de control indirecto en el que la apertura y el cierre de la válvula principal son controlados por una sección piloto independiente según la presión secundaria. La sección piloto detecta las pequeñas variaciones de la presión secundaria y las convierte y amplifica en la presión que mueve la válvula principal, de modo que, aunque el caudal varíe mucho, la caída de la presión secundaria es pequeña y se obtiene una característica de presión relativamente plana.
En contrapartida, su estructura es más compleja y tiene condiciones de funcionamiento: requiere cierta diferencia de presión entre el lado primario y el secundario, y en rangos de caudal extremadamente bajo el control tiende a no estabilizarse. Es el método que se elige en aplicaciones de gran caudal o donde se desea mantener la presión secundaria constante con alta precisión.
Criterios para decidir cuál elegir
Ver la “precisión” de forma concreta mediante la característica de presión
La precisión de una válvula reductora resulta más fácil de comparar si no se entiende como una bondad abstracta, sino como cuánto se mueve la presión secundaria cuando varía el caudal (offset/característica de presión). Cuanto más se desee mantener constante la presión secundaria en una instalación, más se requiere una característica con poca caída ante las variaciones de caudal, y en este aspecto el tipo piloto tiende a ser ventajoso.
A la inversa, en aplicaciones donde se admite cierta variación de la presión secundaria y la variación de caudal es pequeña, en muchos casos basta con la característica de presión de la acción directa.
Decidir considerando en conjunto las condiciones de caudal y presión
En la selección se verifican en conjunto condiciones como las siguientes.
- Tipo de fluido (vapor, agua, aire, aceite, etc.) y temperatura
- Presión primaria, presión secundaria y relación de reducción
- Caudal máximo y mínimo, y amplitud de la variación de caudal
- Cv necesario (coeficiente de caudal requerido)
- Espacio de instalación, facilidad de mantenimiento y característica de presión admisible
Lo que se pasa por alto con más facilidad es el caudal mínimo. En el tipo piloto, si el caudal mínimo es extremadamente pequeño puede resultar difícil de estabilizar, y si se elige solo por el caudal máximo se puede llegar a un diámetro sobredimensionado, que puede ser causa de oscilaciones (hunting).
Puntos de atención
El diámetro no se elige “ajustándolo al tamaño de la tubería”, sino a partir del caudal necesario y del Cv, como norma básica. Un diámetro sobredimensionado puede provocar inestabilidad en el rango de caudal muy bajo y alteraciones de la característica de presión. Verifique en el diagrama de caudal del catálogo (curva de característica de presión) si el caudal mínimo a máximo previsto queda dentro del rango adecuado.
Preguntas frecuentes
Q1. ¿Cuál es de mayor rendimiento, la de acción directa o la de tipo piloto?
A1. No hay una superioridad uniforme. En estabilidad de la presión secundaria (característica de presión) y en la capacidad para grandes caudales, el tipo piloto es ventajoso; pero en bajo caudal, sencillez y mantenibilidad, la de acción directa resulta más fácil de manejar. Se eligen según las condiciones de la aplicación.
Q2. ¿Por qué se define concretamente la precisión de la presión secundaria?
A2. Se manifiesta principalmente como la caída de la presión secundaria al variar el caudal (offset). Cuanto mayor sea la variación de caudal y más se desee mantener constante la presión secundaria, más se requiere una característica de presión plana.
Q3. ¿Cuál es adecuada para aplicaciones con caudal mínimo pequeño?
A3. En general, en rangos de caudal extremadamente bajo la de acción directa tiende a ser más fácil de manejar. Como el tipo piloto tiene condiciones de funcionamiento, cuando se desconoce el caudal mínimo recomendamos comprobarlo de antemano.
Q4. ¿Cómo elegir cuando la relación de reducción es grande?
A4. Con relaciones de reducción grandes o presiones primarias altas, el tipo piloto suele ser un candidato probable. No obstante, como depende de la diferencia de presión y de las condiciones de caudal, se decide tras organizar las condiciones.
Q5. ¿Basta con ajustar el diámetro al tamaño de la tubería?
A5. La norma básica es elegirlo a partir del caudal necesario y del Cv requerido, no del diámetro de la tubería. Un diámetro sobredimensionado puede provocar inestabilidad con caudal muy bajo.
Q6. ¿Cambia la selección entre uso con vapor y uso con agua o aire?
A6. Sí cambia. Según el fluido y la temperatura, el modelo o las especificaciones adecuadas difieren, por lo que la selección debe incluir también las condiciones del fluido.
Resumen
La diferencia entre la de acción directa y la de tipo piloto está en el mecanismo con el que controlan la presión secundaria y, como resultado, en la característica de presión y el rango de caudal que abarcan. Si se prioriza el bajo caudal o la sencillez, la de acción directa; si se prioriza el gran caudal o la estabilidad de la presión secundaria, la de tipo piloto: esa es la referencia básica. Sin embargo, en la práctica la selección se realiza considerando en conjunto condiciones como el fluido, la presión, el caudal, la relación de reducción y el Cv necesario. Todas las cifras son orientativas y varían según las condiciones.
Si se encuentra en situaciones como “conozco el tamaño de la tubería pero no puedo juzgar si el diámetro es el adecuado”, “conozco el caudal máximo pero desconozco el mínimo”, “quiero seleccionar un equivalente de una válvula ya instalada” o “quiero saber hasta qué punto se puede reducir la caída de la presión secundaria”, si nos organiza las condiciones de uso, Yoshitake le ayudará con la selección. Junto con las condiciones de fluido, presión primaria, presión secundaria y caudal, no dude en contactarnos para una consulta técnica o de selección.