Selección de Válvulas de Control

Blog Aquasistemas - Valvulas control

Las válvulas de control electrónico, típicamente constan de un actuador y el cuerpo de una válvula. Estas regulan tanto la cantidad como la temperatura del flujo en sistemas hidrónicos HVAC (Calefacción, Ventilación, y Aire Acondicionado). Mientras que cada aplicación tiene sus propios requerimientos, los fundamentos son los mismos. Un cálculo y selección apropiados de las válvulas de control son esenciales para la estabilidad y eficiencia del sistema.

El criterio fundamental para la selección de las válvulas de control electrónico es el siguiente:

  • Tipo de medio: El tipo de fluido o gas que estará fluyendo a través de la válvula si el liquido contiene sedimentos que pueden deteriorar el espesor de las paredes de la tubería y si el medio que estará fluyendo a través de la válvula es corrosivo.
  • Temperatura y presión del medio: Se debe considerar la presión a la que el actuador electrónico de la válvula deberá vencer (presión de cierre) y la presión que deberá soportar el cuerpo de la válvula, así como también los rangos de temperatura en la que operara la válvula y si es necesario considerar acero inoxidable en la aplicación.
  • Requerimientos del fluido del sistema: El tipo de control que tendrá efecto sobre la válvula para seleccionar el tipo de actuador, si la aplicación es “on – off” (abre o cierra solamente) o modulante, si se requiere la válvula de 2 o 3 vías, y en 3 vías, si la aplicación es mezcladora o divergente, la caída de presión requerida en la válvula (la caída de presión está definida como la diferencia entre la presión de entrada a la válvula y la presión de salida de la misma), y la característica del flujo de la válvula (lineal, igual, porcentaje o apertura rápida).

 

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Para contar con una estabilidad en el control, las válvulas requieren tener una característica de flujo que sea opuesta a la característica no lineal de los serpentines o cualquier otro dispositivo de transferencia de calor. Por lo tanto, requiere que la válvula tenga una característica de flujo de igual porcentaje para que la respuesta de transferencia de calor sea lineal en comparación con el grado de apertura. El flujo se comienza a incrementar lentamente cuando la válvula se comienza a abrir. Una vez que el criterio ha sido analizado, se podrá seleccionar la válvula apropiada. En sistemas HVAC, la selección usualmente se limita a válvulas de bola, globo, zona y mariposa.

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Selección de válvulas en sistemas de agua

Cuando el proyecto se encuentra en la etapa de diseño, los ingenieros toman en consideración a las válvulas con una mínima caída de presión. Esto permite que la bomba sea tan pequeña como sea posible. Ellos buscan también un razonable dimensionamiento y una selección de tubería de bajo costo. Además, un mayor diámetro en las tuberías significa una mayor caída de presión y, por ende mayor costo en la instalación. Un análisis cuidadoso en ambos aspectos determina el dimensionamiento de la bomba. En esta etapa, la autoridad de la válvula deberá ser analizada. La autoridad de la válvula es la relación entre la caída de presión de la válvula cuando está completamente abierta y cuando está completamente cerrada. Entre más pequeña sea la válvula mayor será la autoridad de la válvula. La autoridad de la válvula solo juega un papel importante en aplicaciones de señales de control modulante o flotante. El parámetro más importante para la selección de válvulas es el coeficiente de flujo (Cv). El Cv está definido por los galones por minuto (GPM) de agua a 60°F la cual fluye a través de la válvula a una diferencial de presión de 1 PSI. El coeficiente de flujo de la válvula es calculado dividiendo el flujo entre la raíz cuadrada de la diferencia de presión a través de la válvula (∆ P). C v = G P M / √ ∆ P.

Para seleccionar una válvula, cuando el control requerido es on-off, se deberá usar el método “line size”, es decir, el diámetro de la válvula será igual al diámetro de la tubería, esto es, típicamente se asume que la diferencia de presión a través de la válvula será de 1 PSI, lo cual resulta en la siguiente fórmula: Cv= GPM.

Para el control proporcional usualmente se requiere de una caída de presión diferencial en un rango de 3 a 5 PSI. Para una selección más precisa es necesario tomar en consideración la caída de presión que tiene un serpentín a controlar e igualarla a la caída de presión de la válvula, tomando este valor en la formula y considerando nunca excederse del rango de 9 PSI, entre más pequeña sea la caída de presión resultante menor será la dimensión de la bomba pero cuidando de que no sea menor a 3 PSI para no perder autoridad de la válvula. Se recomienda después de calcular y seleccionar el Cv de la válvula, re calcular la caída de presión que nos daría con la válvula seleccionada mediante la siguiente fórmula: ∆P = (G PM/Cv)² Cuando tenemos diversas opciones de valor de Cv en diferentes diámetros de válvulas es necesario tomar en consideración el diámetro de la tubería, entre más cercano es con respecto al de la válvula mejor control y autoridad tendremos sobre el serpentín.

Nota:
Mantener todos estos fundamentos en mente provocará seleccionar válvulas de control electrónico adecuadamente y por consecuencia, sistemas más eficientes y estables.

Ponte en contacto con nosotros, tenemos ingenieros especializados que pueden ayudarte a resolver dudas en cuanto a la selección y bondades de las válvulas de control de Belimo…  envía un correo ó llama al teléfono: (686)556-7423.

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