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Válvulas hidráulicas de diafragma (aspectos básicos)

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  • Válvulas hidráulicas diafragma (aspectos básicos)

Sobre el blog

Miguel Angel Monge Redondo
Ingeniero Técnico Agrícola por la UPM. Autor del libro: Diseño agronómico e hidráulico de riegos agrícolas a presión. Nominado mejor Blog y Post premios iAgua 2018
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Las válvulas son elementos indispensables en las conducciones de regadío y tienen la finalidad de interrumpir la circulación del agua cuando ha terminado el tiempo de riego o bien aislar uno o varios tramos de la conducción para realizar reparaciones y trabajos de mantenimiento sin necesidad de vaciar todo el circuito. Asimismo regulan el caudal y la presión del agua de riego, controlar el gasto y otros parámetros.

Las válvulas hidráulicas pueden realizar todas estas funciones: abrir, cerrar y regular el paso del agua en la tubería donde van instaladas, utilizando para ello la energía propia del agua que circula a través de ellas.

La importancia de este tipo de accesorios se debe, precisamente, al hecho de ser autónomas y no necesitar para su funcionamiento ningún aporte de energía del exterior, si bien son susceptibles de recibir órdenes eléctricas de funcionamiento a través de solenoides de bajo consumo. Todo esto las hace especialmente indicadas para la regulación de presiones, caudales, niveles en depósitos, etc., en las redes de riego.

Composición

La válvula hidráulica se compone generalmente de tres partes principales:

  • La válvula básica o cuerpo, que es el elemento que abre, cierra o modifica el paso de agua.
  • Uno o varios pilotos encargados de dirigir la válvula básica.
  • El circuito de control, que incluye filtro de protección, llaves manuales, microtubos, dispositivos de regulación, etc., y las conexiones de todos estos elementos con la válvula básica, con los pilotos y con la red de tubería.

Funcionamiento

El funcionamiento de estas válvulas es sencillo. Un piloto, perfectamente regulado desde fábrica, recibe la información a través del circuito de control del parámetro que debe controlar (caudal, presión, nivel de agua…). Ante cualquier variación de los datos recibidos, el piloto hace reaccionar el diafragma de la válvula posicionándolo de nuevo, de manera que se alcance la consigna preestablecida.

Clasificación

Según el sistema de accionamiento –o el tipo de obturador-, pueden ser de pistón o de diafragma. Para operar con aguas no muy limpias, como son las de riego, el pistón está totalmente desaconsejado, ya que las impurezas que transporta el agua se introducen entre el pistón y la camisa que le envuelve, eliminando la estanqueidad y necesitando, por tanto, un gran mantenimiento. Dada la escasa utilización de estas últimas en este artículo nos ocuparemos sólo de válvulas de diafragma.

Según el número de cámaras que contengan la válvula pueden ser de cámara simple o de cámara doble. Las cámaras son espacios independientes utilizados para, con la ayuda de la presión hidráulica del circuito, posicionar el diafragma de la válvula y por tanto variar su grado de apertura.

Según la forma de su cuerpo, en riego agrícola generalmente nos vamos a encontrar válvulas con forma de "Y", con forma de "globo" o en forma de "ángulo".

Funcionamiento básico

Para entender mejor su comportamiento daremos unas breves nociones de cómo funcionan estas válvulas. La terminología que utilizaremos se representa en la siguiente figura:

Para cerrar la válvula introducimos agua a presión en la cámara de tal forma que la ecuación de fuerzas resultante sea: P3xA2 > P1xA1. En las imágenes siguientes vemos una válvula de cámara simple y otra de cámara doble, ambas cerradas, pues se ha puesto en comunicación la presión de aguas arriba con la cámara [podemos observar, en la figura superior a la derecha, una válvula de tres vías instalada en el circuito que se utiliza para el cierre y apertura manual de la válvula, poniendo en comunicación la presión hidráulica de aguas arriba con la cámara –cerrar- o bien desalojando la presión hidráulica de la cámara a la atmósfera –abrir-]

Para abrir la válvula liberamos el agua de la cámara y la ecuación se transforma en P3xA2 < P1xA1.

Mediante la presión P3 ejercida en la cámara puede modificarse el equilibrio de las fuerzas que actúan en la válvula y con ello los parámetros del flujo en la conducción.

En los siguientes vídeos puede observarse una animación de la apertura y cierre de una válvula de cámara simple y otra de cámara doble.

 

La apertura y cierre de la válvula puede efectuarse manualmente (maniobrando directamente sobre la llave del circuito de control como hemos visto) o bien mediante el uso de solenoides, dispositivos que, utilizando la corriente eléctrica, actúan de forma automática sobre el circuito de control.

En próximas entradas veremos de forma más detallada cómo trabajan estos mecanismos y qué tipos de regulaciones son capaces de realizar las válvulas hidráulicas en las redes de riego.

Agradecimientos

(Para éste y para los post siguientes sobre válvulas hidráulicas)

Guardo un magnífico recuerdo de todos los compañeros de la empresa Bermad con los que trabajé durante años. Son unos grandes profesionales de los que aprendí mucho, pero sobre todo, son grandes personas. Qué buenos momentos pasé en compañía de Menachem Dekel y de Mercedes Levy, a los que envío un fuerte abrazo. Y ya aquí, en España, agradecer al gran maestro Juan Ángel Serrano Rodríguez, uno de los mayores especialistas en válvulas, la difusión que hizo y sigue haciendo sobre esta materia –tiene escrito un magnífico libro autoeditado-. Asimismo agradezco a Rafael Martínez Ramírez la colaboración y disposición que ha tenido siempre conmigo y la gran ayuda que me prestó para argumentar e ilustrar el capítulo de mi libro dedicado a válvulas. Nombrar por último a Juan Román Rodríguez Nadales al que sigo en diferentes canales y redes sociales sus interesantes enseñanzas sobre válvulas.

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