Reductoras con control dinámico

Por Luis Javier FernándezArtículo técnico

En una red de distribución la presión no es un número fijo. Cambia con la topografía, con la hora del día y con cuánta gente está abriendo la llave al mismo tiempo. De madrugada, cuando casi nadie consume, la presión sube. Al mediodía, cuando todos consumen, cae.

La forma tradicional de manejar eso es instalar una válvula reductora de presión calibrada a un valor fijo, o una cámara de quiebre. El problema es que ese valor fijo no guarda ninguna relación con la demanda real del sistema. Y ahí aparece el dilema que conoce cualquiera que opere una red:

• Si se calibra la salida alta, para que a la hora pico llegue agua a los puntos críticos, de noche la red queda sobrepresionada y empiezan a reventarse tuberías y accesorios.
• Si se calibra baja, para proteger la tubería de noche, al mediodía los usuarios de las cotas altas se quedan sin servicio.

En la práctica muchos operadores terminan escogiendo el mal menor: dejar el sector sin regular, aguantar las sobrepresiones nocturnas y reparar lo que se rompa.

Qué hace distinto el control dinámico

Una reductora con control dinámico no sostiene una presión de salida, sino dos: una máxima para las horas de alta demanda y una mínima para las de baja. La válvula lee lo que está pasando aguas abajo y se mueve entre esos dos valores según el caudal que la red esté pidiendo.

El resultado es que la presión de servicio deja de ser una transacción entre dos males. De noche baja sola y la tubería descansa; de día sube sola y los puntos críticos reciben lo que necesitan.

Lo importante para operación es que ese control es totalmente hidráulico. No depende de energía eléctrica, ni de baterías, ni de señal. Trabaja con la presión del propio fluido, así que no se queda sin regular cuando se va la luz — que es justo el momento en el que la red queda más expuesta.

Un caso medido en Bogotá

El artículo que publicamos en Avances: Investigación en Ingeniería documenta la implementación en un sector de la red de la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, en Suba Aures. Es un sector difícil: consumos muy altos los fines de semana, demanda nocturna muy baja y una red con años de uso, en asbesto cemento y PVC, con diámetros de 3" a 12".

Las condiciones de diseño del punto eran 53 mca aguas arriba, con una salida de 35 mca en el día y 22 mca en la noche. Para cubrirlas se diseñó una estación con una sola válvula de control dinámico de 12", que reemplazó cuatro válvulas convencionales de 6" en paralelo que estaban instaladas.

Después del montaje se registró la presión con un datalogger cada 5 minutos durante 24 horas, en sábado, que es el día de mayor consumo. El comportamiento que quedó documentado describe bien cómo trabaja el control:

• Entre las 0:00 y las 5:00 el consumo baja y la válvula mantiene la salida en su valor mínimo.
• Desde las 5:00 empieza a subir la demanda y la presión aguas arriba comienza a caer.
• A las 7:30 el control detecta que aguas abajo hace falta presión y pasa a trabajar con el valor máximo.
• El pico de consumo llega a las 11:30: la válvula abre más para garantizar la presión mínima de operación.
• A las 22:10, con el consumo ya bajo, vuelve al valor mínimo y la tubería pasa la noche sin sobrepresión.

Qué cambió en la operación

Lo que reporta el artículo tras la instalación es consistente con lo que busca cualquier operador: la estación cumple los caudales necesarios y sostiene la presión de servicio en los distintos puntos de la red, bajaron las reparaciones de tubería y con ello las interrupciones del servicio, y los índices de agua no contabilizada disminuyeron de forma considerable.

Hay además un efecto que suele pasarse por alto: al modular en vez de estrangular contra un valor fijo, la pérdida de energía en la válvula se reduce. La red aprovecha mejor la energía que ya tiene.

Una estación reductora no es solo la válvula

Vale la pena mirar cómo se arma el conjunto, porque es donde se decide si la estación se puede mantener o no. En el caso documentado, además de la reductora de 12", la cámara llevaba:

• Un bypass externo de 6", para no dejar el sector sin servicio durante una intervención.
• Dos válvulas de compuerta de 12", aguas arriba y aguas abajo, para aislar la válvula sin vaciar la red.
• Un filtro de 12", que protege la reductora de los sólidos que arrastra la línea.
• Una unión autoportante de 12", para poder desmontar la válvula sin mover la tubería.
• Dos ventosas de 2", para que la tubería trabaje libre de aire.

Ese listado explica por qué una estación mal montada da problemas aunque la válvula sea la correcta: sin filtro, los sólidos trancan el vástago; sin unión de desmontaje, cada mantenimiento obliga a cortar; sin ventosas, el aire atrapado falsea las lecturas y golpea la red.

Cuándo tiene sentido

El control dinámico no es la respuesta para todos los puntos de una red. Rinde donde hay una diferencia grande entre el consumo diurno y el nocturno, donde la topografía genera puntos críticos difíciles de abastecer, y donde ya hay un historial de roturas que apunta a sobrepresión nocturna. En un sector de consumo parejo, una reductora convencional bien calibrada hace el trabajo.

Cómo lo vemos en Divaltec

Las válvulas de control hidráulico que suministramos se gobiernan con pilotos de control configurables, que es la misma familia de tecnología sobre la que se construye el control dinámico. Si estás evaluando una estación reductora para un sector con esta problemática, cuéntanos las condiciones —presión de entrada, presión requerida de día y de noche, caudal mínimo nocturno y caudal pico— y te ayudamos con la selección.