Equilibrado hidráulico de los bucles de control

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EQULIBRADO DE LOSBUCLES DE CONTROL

Un manual cuya aplicación permitirá equilibrar correctamente los bucles de control máscomúnmente utilizados en las instalaciones de calefacción y climatización.

M-011 GB1999.10

2 3

1. Las razones del equilibrado ................................................................. 4

2. Herramientas necesarias. ..................................................................... 6

3. Bucles de control con válvulas de dos vías. ........................................ 83.1 Caudales primario y secundario variables ........................... 8-143.2. Caudal primario variable y secundario constante ............. 15-193.3. Caudal primario constante y secundario variable ............. 20-213.4 Caudales primario y secundario constantes ............................ 22

4. Bucles de control con válvulas de tres vías ....................................... 234.1 Caudal primario variable y secundario constante ............. 23-264.2. Caudales primario y secundario variables ............................... 274.3. Caudales primario y secundario constantes ...................... 28-294.4. Caudal primario constante y secundario variable ................... 30

5. Comparación de bucles de control .................................................... 325.1 Red primaria activa ........................................................... 33-365.2 Red primaria pasiva ................................................................. 37

ApéndicesA. Autoridad de las válvulas de control de dos vías ................................. 38

A.1. Definición convencional .................................................. 38-39A.2. Una definición más coherente de la autoridad ................. 40-41A.3. Dimensionamiento de las válvulas de control .................. 42-45

B. Autoridad de las válvulas de control de tres vías ................................. 46B.1 Válvulas mezcladoras ....................................................... 46-47B.2 Válvulas desviadoras ........................................................ 48-49

C. Ajuste de la BPV para asegurar el caudal mínimo de la bomba .......... 50

D. Definiciones ................................................................................... 51-52

Indice

Casselden Place, Melbourne, Australia

El “EQUILIBRADO DE LOS BUCLES DE CONTROL” es el manual nº1 de una serie de publicaciones de Tour &Andersson, dirigidas a los profesionales del HVACEl manual nº2 lleva por título “EQUILIBRADO DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCION”, el nº3 “EQUILIBRADODE LAS INSTALACIONES DE CALEFACCION POR RADIADOR”, el nº4 “ESTABILIZACION DE LASPRESIONES DIFERENCIALES”.

Por estar este manual dirigido a técnicos de diferentes nacionalidades, en su lectura encontrará expresiones, símbolos,términos y representaciones con los que quizás, no esté familiarizado. Esperamos que este hecho no le ocasionedemasiados problemas de comprensión del téxto.

El autor de esta publicación es Robert Petitjean, Ingeniero Industrial, Director de Tecnología y Sistemas de Tour &Andersson AB.

Producido por el Departamento de Documentación Técnica de Tour & Andersson AB (2ª edición).

Copyright 1999 perteneciente a Tour & Andersson AB. Ljung – Suecia.

Quedan reservados todos los derechos. Ninguna parte de este libro puede ser reproducida bajo ninguna forma o porningún medio, sin el previo consentimiento escrito de Tour & Andersson AB. Impreso en Suecia en Marzo de 1999.

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Muchos administradores de edificos, derrochan enormes cantidades de dinerogestionando y tratando de solucionar las quejas recibidas por una climatizacióndeficiente. Esto ocurre, incluso en los más modernos dotados de los sistemas másavanzados de control del confort.

Entre los problemas más comunes, pueden citarse los siguientes:

• Imposibilidad de obtener la temperatura ambiente deseada en ciertas zonas y, enespecial, después de variaciones importantes de carga.

• Oscilación permanente de la temperatura ambiente en las zonas donde ésta seconsigue, especialmente a carga parcial y a pesar de que los terminales esténdotados de reguladores sofisticados.

• Imposibilidad de transmitir la totalidad de la potencia instalada, aunque ésta seamás que suficiente, sobre todo, durante los arranques, después de fines de semanay/o paradas nocturnas.

En la mayoría de los casos, estos problemas son debidos a que no se obtienen, en lainstalación, los caudales que se proyectaron, hecho que además impide a losreguladores trabajar en las condiciones adecuadas. Sólo si se obtienen los caudalesnominales en las condiciones de diseño, éstos pueden regular eficazmente. La únicamanera de conseguirlos consiste en equilibrar la instalación, es decir, en ajustar loscaudales a los valores de diseño mediante válvulas juiciosamente repartidas en su redhidráulica de la instalación. Esta operación debe realizarse en los tres niveles siguientes:

1. Unidades de producción. Las calderas y los grupos de frío deben estar equilibradosya que el caudal en cada uno de ellos debe, en la mayoría de los casos, mantenerseconstante. Las fluctuaciones del caudal conducen a una reducción de la eficiencia deproducción y de la vida útil de las unidades, dificultándo el control efectivo de lasmismas.

2. Red de distribución. La distribución debe estar equilibrada para garantizar quetodos los terminales reciban, como mínimo, el caudal nominal, en cualquier régimende carga.

3. Bucles de control. Los bucles deben estar equilibrados para proporcionar a lasválvulas de control las condiciones idóneas de trabajo y para compatibilizar loscaudales primario y secundario.

El objeto principal de este manual es explicar los procedimientos de equilibrado delos bucles de control. Para ello, se facilitan ejemplos de los bucles más comunes,controlados por válvulas de dos vías o por válvulas de tres vías.

Están disponibles otros tres manuales. El nº2 está dedicado al equilibrado de loscircuitos de distribución, el nº3 al equilibrado de las instalaciones de calefacciónpor radiador y el nº4 a la estabilización de las presiones diferenciales en lasinstalaciones diseñadas a caudal variable de agua.

1. Las razones del equilibrado 1. Las razones del equilibrado

Incremento porcentual de los costes enérgicos deun edificio por cada grado de desviación por

encima o por debajo de la temperatura media.

Värme%45

35

25

15

5

20 21 22 23˚C

Kyla

35

25

15

5

20 21 22 23˚C

%45

¿Por qué hay una desviación de la temperatura ambiente media enun edificio desequilibrado?

En invierno, en un edificio desequilibrado, las próximas a lacaldera están sobrecalefactadas mientras que en las alejadas lacalefacción es insuficiente. Los usuarios aumentarán la temperatura desuministro. En las zonas más alejadas, continuarán las quejas mientrasque en las más próximas a la caldera abrirán las ventanas. En veranoocurre que, en las en las zonas próximas a los grupos de frío, latemperatura es demasiado baja mientras que en las alejadas larefrigeración es insuficiente.

Un grado por encima o por debajo de la temperatura de diseño enun determinado local apenas afecta al confort humano y a los costesenergéticos. Pero una permanente e incorrecta temperatura ambientemedia en todo el edificio, puede costar mucho dinero.

En invierno, un grado por encima de 20ºC aumenta como mínimolos costes energéticos en calefacción en un 8% en los países del centrode Europa. Un grado por debajo de 23ºC aumenta los costesenergéticos medios de refrigeración en un 15%.

Calor Frío

6 7

2. Herramientas necesarias2. Herramientas necesarias

Tres herramientas son necesarias: las válvulas de equilibrado, un instrumentode medida y un procedimiento de equilibrado.

Válvulas de equilibrado. El objetivo de la instalación de válvulas deequilibrado es conseguir, mediante el ajuste en ellas del caudal deseado, una granprecisión en el control del clima interior. Otros beneficios que se obtienen son elahorro de energía y la reducción del tiempo y de los costes de mano de obra en lapuesta en marcha de aquellas instalaciones equipadas con válvulas de equilibrado.

Entre otras, las prestaciones que distinguen a las válvulas de equilibrado TAson las siguientes:

• Precisión en el caudal, con un error inferior al +/- 5%.• Las válvulas hasta 50 mm. tienen un recorrido de cuatro vueltas desde la

posición cerrada hasta la apertura máxima. Los tamaños mayores tienenhasta 8, 12 y 16 vueltas completas de recorrido.

• Disponibles con rosca interior o exterior, con bridas, o con extremos preparados para soldar ranurados, para rácores de compresión, o paraacoplamientos.

• Disponibles en 15 diámetros desde 10 hasta 300 mm.• Las válvulas hasta 50 mm. de diámetro, están totalmente fabricadas en

Ametal®, la única aleación moldeada a presión que responde a las más durasexigencias mundiales de resistencia a la descinficación. En las válvulas dediámetros superiores, las partes internas en contacto con el agua, tambiénestán fabricadas en Ametal®.

STADVálvulas de equilibradodesde DN 15 a 50 mm

STAFVálvulas de equilibradodesde DN 20 a 300 mm

STAPVálvulas de regulación depresión diferencial desde

DN 15 a 50 mm

Reguladores de presión diferencialDisponen de consigna ajustable entre 10 - 60 kPa y 20 - 80 kPa.

Estabilizan la presión diferencial en válvulas de control y/o circuitos.

Instrumento de EquilibradoMedir es la única manera de garantizar que

los caudales de diseño estén disponibles yconocer las presiones diferenciales aplicadas enlos distintos circuitos de la instalación. Tambiénes un excelente procedimiento para detectar ycorregir anomalías de funcionamiento.

El instrumento de medida CBI” de TAHydronics proporciona todo lo necesario parasatisfacer las citadas demandas:

• Mide y registra presiones diferenciales,caudales y temperaturas en las STAD,STAF, STAP, STAM y otrosdispositivos de equilibrado de TAHydronics.

• Dispone de programas para el cálculode los valores de preajuste así como del TA Balance y el Método TA.

• Comunica con PC´s en los dos sentidos.• Corrige las medidas en el caso de utilización de anticongelantes en agua.• Almacena medidas efectuadas hasta en un máximo de 1000 válvulas y puede

registrar hasta 24.000 valores de caudal, presión diferencial o temperatura.• Muestra en tablas o gráficos las medidas efectuadas asignando a las válvulas

y a las instalaciones nombres o códigos completos.

Válvula de descarga modulante. En las instalaciones acaudal variable la válvula BPV de TA puede usarse para lassiguientes aplicaciones:

• Asegurar el caudal mínimo de protección de labomba.

• Reducir el salto térmico en tuberías.• Limitar la presión diferencial en circuitos.

La BPV está provista de función de corte y se preajustaentre 10 y 60 kPa: dispone desde DN 15 a 32 mm.

8 9

STAD

∆H

C

V

q

ts

tr

∆pV

3. Bucles de control con válvulas de dos vías 3. Bucles de control con válvulas de dos vías

Fig. 1. Control de una unidad terminal alimentada a caudal variable.

En la fig-1 la válvula de control de dos vías controla la emisióndel terminal variando el caudal de agua a su través.Autoridad de la válvula de control: ß’ = ∆pcV /∆H.La autoridad se define con mayor detalle en los Apéndices A y B.La válvula de control de dos vías se selecciona para crear, totalmente abierta y parael caudal de diseño, una pérdida de carga ∆pV=∆H - ∆pC – 3kPaAdemás el ∆pV en ésta válvula debe ser superior a 0,25 x ∆H máx.

Procedimiento de equilibrado fig-11. Abrir completamente todas las válvulas de control.2. Ajustar el caudal de diseño mediante la STAD.

Este ajuste forma parte del equilibrado del sistema primario completo(consultar manual de TA nº 2).

Fig. 2. Una válvula de descarga modulante reduce la presión diferencial, en un valorconstante, con independencia, del caudal.

Cuando la válvula de control está sobredimensionada debido, por ejemplo, alos limitados valores de Kv disponibles, la presión diferencial primaria puedereducirse mediante una válvula de descarga modulante (BPV).

La BPV reduce la presión diferencial en un valor constante con independenciadel caudal.

Autoridad en la válvula de control: ß’ = ∆pcV/(∆H - ∆pBPV).

Procedimiento de equilibrado fig-21. Abrir completamente todas las válvulas de control. Asegurarse que todas las

BPV’s están abiertas (valor de consigna mínimo).2. Ajustar el caudal de diseño mediante la STAD. Este ajuste forma parte del

equilibrado del sistema primario completo (consultar manual de TA nº 2) ydeberá hacerse previamente a proseguir con el punto 3.

3. Determinar la posición de la válvula STAD que cree una pérdida de cargade 3 kPa para el caudal de diseño. Para ello, utilizar el CBI o los ábacos o reglasTA.

4. Fijar la STAD en la posición determinada en el punto 3. Ahora, el caudalmedido en la STAD debe ser superior al de diseño.

5. Reajustar el valor de consigna en la BPV hasta obtener de nuevo en la STADel caudal de diseño. Medir el caudal en la STAD mientras se ajusta la BPV.

3.1 Caudales primario y secundario variables ts q

tr

∆pV

STAD

∆H

C

BPV

10 11

3. Bucles de control con válvulas de dos vías

Fig.3. Un regulador de ∆p mantiene constante la presión diferencialen la válvula de control

Dependiendo del diseño de la instalación, la presión diferencial disponible enalgunos circuitos puede variar enormemente con la carga. En este caso, con el finde conseguir y mantener la curva característica de la válvula de control, la presióndiferencial se estabiliza mediante un regulador de ∆p que la mantieneprácticamente constante.

El esquema se representa en la fig.3.La presión diferencial en la válvula de control “V” se detecta por una parte,

conectando el capilar agua-abajo a la válvula de medición STAM. Por la otra, seconecta directamente a la servomembrana mediante una conexión interna en laSTAP.

Cuando la presión diferencial en la válvula de control tiende a aumentar, laSTAP cierra proporcionalmente para compensar. La válvula de control “V” nuncaestá sobredimensionada, ya que el caudal de diseño se obtiene en su máximaapertura y su autoridad se mantiene prácticamente igual a 1.

Toda presión diferencial adicional resulta aplicada en la STAP. La regulaciónde la presión diferencial resulta fácil comparada con el control de temperatura yuna banda proporcional suficientemente ancha debe adoptarse para evitaroscilaciones.

Como los caudales son correctos en cada terminal, no es necesario ningúnprocedimiento de equilibrado. Si cada válvula de control se combina con unaSTAP, las válvulas de equilibrado de los ramales y verticales sólo son necesariascomo elementos de diagnóstico.

Procedimiento de equilibrado fig-31. Abrir completamente la válvula de control “V”.2. Preajustar la STAM (STAD) para obtener como mínimo 3 kPa para el caudal de

diseño.3. Ajustar la consigna ∆pL en la válvula STAP de regulación de presión diferencial

para obtener el caudal de diseño en la válvula de equilibrado STAM (STAD).

STAP

STAD

VV

C C

∆

H

Fig.4. El regulador STAP de ∆p estabiliza a presión diferencial aplicada a uncircuito de unidades terminales

Cuando varias unidades terminales pequeñas “C” están muy próximas entre sí,puede ser suficiente con estabilizar la presión diferencial para el conjunto, comomuestra la fig.4.

La presión de suministro se transmite a la STAP por medio de un capilarmontado sobre la toma de entrada de la válvula de equilibrado instalada en elprimer terminal.

Cuando la presión diferencial ∆H aumenta, la válvula STAP cierra paracompensar. Cada válvula de control “V“ se selecciona para crear,aproximadamente, la misma pérdida de carga que la batería de su terminal,completamente abierta y para el caudal de diseño.

Procedimiento de equilibrado fig. 41. Mantener la consigna de fábrica de la STAP. Las válvulas de control “V” están

completamente abiertas.2. Equilibrar los terminales de cada ramal de acuerdo con el método de TA

Balance (consultar manual nº2) que no depende de la presión diferencialdisponible ∆H.

3. Ajustar la consigna de la STAP para obtener el caudal de diseño en la válvula deequilibrado STAD del primer terminal. Los caudales resultan automáticamentecorrectos en los otros terminales.

STAM (STAD)

∆H

C

V

STAP

3. Bucles de control con válvulas de dos vías

12 13


Fig. 5 La bomba secundaria genera una presión diferencial suficiente. En el secundario, latemperatura del agua es necesariamente diferente a la del primario.

Si la presión diferencial ∆H es demasiado baja para otorgar una autoridadrazonable a las válvulas de control de los terminales, hay que montar una bombasecundaria que pueda generar una presión diferencial suficiente. La soluciónmostrada en la fig-5 puede aplicarse también cuando la presión diferencial primariaes demasiado alta.

La temperatura del agua en el secundario puede ser constante o variable, peroes necesariamente diferente a la temperatura tp del primario. En calor ts<tp y enfrío ts>tp.

Autoridad de la válvula de control V: ß’= ∆pcV/∆H.A carga reducida, la presión diferencial en el secundario tiende a aumentar.

Cuando esta presión, supera un cierto valor, la BPV abre permitiendo la circulacióndel caudal mínimo de protección de la bomba. Este caudal limita también,el saltode temperatura en tubería con lo que se obtiene la temperatura necesaria del agua através de la red secundaria.

Procedimiento de equilibrado fig-5Secundario

1. Abrir completamente todas las válvulas de control y cerrar la BPV.2. Equilibrar los terminales del sistema secundario utilizando la STAD-2 como

válvula de compensación (consultar manual de TA Nº 2).3. Ajustar la BPV en el valor máximo permitido de ∆p por las válvulas de

control de las unidades terminales.4. Cerrar las válvulas de control de los terminales.5. Ajustar la BPV para obtener el caudal mínimo de la bomba (consultar

Apéndice C).Primario

1. Abrir la válvula de control V.2. Si no se conoce el caudal primario, calcularlo mediante la fórmula que se

muestra más abajo. (pagina 15)3. Ajustar el caudal primario de diseño mediante la STAD-1. Este ajuste forma

parte del procedimiento de equilibrado del sistema primario completo(consultar manual de TA Nº 2).

Fig.6. El regulador diferencial de temperatura, mantiene un caudal mínimo “qb” en elbypass para que ts = tp.

Si la temperatura del secundario debe ser igual a la del primario, puedeutilizarse el circuito de la fig-6 ó el circuito de la fig-7 (calefacción yrefrigeración).

Para obtener ts = tp, el caudal qb en el bypass debe ser mayor que cero. Elregulador diferencial de temperatura ∆T actúa sobre el primario de la válvula decontrol para asegurar que el caudal mínimo qb circule en la dirección correcta. Elregulador diferencial de temperatura, mantiene t2 ligeramente por encima de t1.Normalmente, el punto de consigna del regulador diferencial de temperatura se fijaentre 1 y 2 ºC.

Procedimiento de equilibrado fig-6Secundario

1. Abrir completamente todas las válvulas de control y cerrar la BPV.2. Equilibrar los terminales del sistema secundario utilizando la STAD-2 como

válvula de compensación (consultar manual de TA Nº 2).3. Ajustar la BPV en el valor máximo de ∆p permitido por las válvulas de

control de las unidades terminales.4. Cerrar las válvulas de control de los terminales.5. Ajustar la BPV para obtener el caudal mínimo de la bomba (consultar

Apéndice C).Primario

1. Abrir la válvula de control V.2. Si no se conoce el caudal primario, calcularlo mediante la fórmula que se

muestra más abajo.3. Ajustar el caudal primario de diseño mediante la STAD-1. Este ajuste forma

parte del procedimiento de equilibrado del sistema primario completo(consultar manual de TA Nº 2).qp = 1.05 qs

tp

qb

qp qstr

∆H

STAD-1 STAD-2

BPV

ts

B

AD

V

tp

qb

qp

qs

tr

∆H

STAD-1

STAD-2

BPV

ts

B

AD

∆T

t1t2VC

14 15


tp

qb

qp

qs

tr

∆H

STAD-1

ts = tp

B

AD

C

STAP

STAD-2

Fig. 7. Una válvula reguladora de presión diferencial mantiene constante el caudal en elbypass, asegurando en el mismo una presión diferencial también constante.

El circuito de la fig. 7 puede aplicarse en instalaciones de climatización donde∆H es demasiado baja para dotar a las válvulas de control de las baterías, conautoridad suficiente; o donde ∆H experimenta grandes variaciones.

La válvula STAP de regulación mantiene en el bypass un caudal constantereducido con independencia de las variaciones de ∆H. Este pequeño caudal se mideen la STAD-2. Cuando ∆H aumenta, la STAP cierra consecuentemente, asegurandouna presión diferencial constante en la válvula de equilibrado STAD-2.

Procedimiento de equilibrado fig-71. Cerrar completamente todas las válvulas de control.2. Ajustar la STAD-2 para crear con un 5% del caudal q

s de diseño, una pérdida de

carga correspondiente a la consigna seleccionada en la válvula reguladora de∆P. Utilizar el CBI o la regla circular TA para determinar el ajuste correcto de laSTAD-2.

3. Equilibrar el circuito secundario utilizando la STAD-1 como válvula deequilibrado de compensación (consultar manual no 2).

qb

tpts

tr

qp

qs = ct

∆H

STAD-2STAD-1

V

B

A

C

tr

Fig. 8. Control de la emisión de un terminal alimentadoa caudal constante.

Este circuito se utiliza, frecuentemente, tanto en calefacción como enclimatización. La temperatura de alimentación del terminal, “ts”, se adapta a lademanda de potencia, por medio del control del caudal primario.

Si en las condiciones de diseño, “ts” debe ser igual a “tp”, el caudal primariomáximo “qp” debe ser igual o mayor al caudal secundario “qs”. Si no fuera así, lapotencia instalada no podría suministrarse al secundario ya que no se obtendría latemperatura de diseño “tsc”. Es decir, los caudales primario y secundario deben sercompatibles. Esta es la razón por la cual deben ser medidos y ajustados en lasválvulas de equilibrado STAD-2 y STAD-1.

Ejemplo en suelo radiante. Temperatura de diseño tsc = 50ºC. Temperatura delprimario tp = 80ºC. La válvula de control debe seleccionarse para un caudalrelativamente pequeño. Para una temperatura de retorno trc = 45ºC, por la fórmulaa pie de página, se obtiene que el caudal primario debe ser sólo un 14% del caudalsecundario. Si la válvula de control se selecciona para este caudal, podrá operardentro de su rango completo y el límite de temperatura de los 50º C no sesobrepasará en la posición de apertura completa. Si se produjese un fallo o paradaen la bomba secundaria, el caudal primario pasaría a través del bypass, evitandoun sobrecalentamiento en el circuito.

Procedimiento de equilibrado fig-81. Abrir completamente las válvulas de control.2. Ajustar el caudal secundario de diseño mediante la STAD-2.3. Si no se conoce el caudal primario, calcularlo mediante la fórmula que se

muestra más abajo.4. Ajustar el caudal primario de diseño mediante la STAD-1 Este ajuste forma

parte del equilibrado del sistema primario completo(consultar manual de TA Nº 2).

3.2 Caudal primario variable y secundario constante

qp = qs

ts − t r

t p − t r

= qs

50 − 4580 − 45

= 0.14 qs

16 17


qb

tpts

tr

qp

qs = ct

∆H

STAD-2STAD-1

V

B

A

C

tr

Fig. 9. La válvula de retención del bypass garantiza un cierto caudal a través del terminalen caso de fallo o parada de la bomba.

Básicamente se trata del mismo circuito mostrado en la fig-8. La diferenciareside en la válvula de retención instalada para evitar la circulación en el bypass deB a A.

Si el circuito se utiliza en centrales urbanas de calefacción y la válvula decontrol del primario se sobredimensiona, la válvula de retención evita elcalentamiento del agua de retorno. Si el circuito se utiliza en una batería de calor encontacto con aire exterior, la válvula de retención elimina el riesgo de formación dehielo por fallo o parada de la bomba secundaria.

Nota. Es imposible obtener un caudal primario superior al secundario.

Procedimiento de equilibrado fig-9tsc = tp1. Cerrar la válvula de control V.2. Ajustar el caudal secundario de diseño qsc mediante la STAD-2.3. Abrir la válvula de control V.4. Ajustar el caudal primario, mediante la STAD-1, al mismo valor qsc. Este

ajuste forma parte del procedimiento de equilibrado del sistema primariocompleto (consultar manual de TA Nº 2).

tsc = tp1. Cerrar la válvula de control V.2. Ajustar el caudal secundario de diseño mediante la STAD-2.3. Si no se conoce el caudal primario, calcularlo mediante la fórmula que se

muestra más abajo.4. Abrir la válvula de control V.5. Ajustar, en la STAD-1, el caudal primario de diseño. Este ajuste forma parte

del equilibrado del sistema primario completo(consultar manual de TA Nº 2).

Fig. 10. Una distribución primaria a caudal constante convertida en una a caudal variable.

En instalaciones grandes, es corriente convertir sistemas de distribución, yaexistentes, a caudal constante, en sistemas a caudal variable. Hay tres razones principa-les: 1) La temperatura de impulsión puede mantenerse constante sin necesidad de estaren servicio todas las unidades de producción a cualquier régimen de carga, 2) unadistribución a caudal variable reduce considerablemente los costes de energía debombeo. 3) La instalación puede diseñarse con un factor de no-simultaneidad

Normalmente, el sistema de distribución continúa trabajado a caudal constante.Después de la transformación, no se puede trabajar con ts = tp. Cuando la válvula Vestá completamente abierta, se puede obtener ts = tp con circulación inversa en elbypass. Teniendo en cuenta que, la demanda queda satisfecha en esta situación, no setransmite señal de cierre alguna a la válvula de dos vías. Esta permanece abierta con locual, se tiene, de nuevo, un sistema de distribución a caudal constante.

Para evitar esto, ts debe ajustarse de manera que ts < tp mín. en calor y ts > tp mín.en frío.

El caudal primario varía con la carga de acuerdo con la siguiente fórmula:

donde, P es la carga expresada en porcentaje de la potencia de diseño.Supongamos que tp = 6ºC, tsc = 8ºC y trc = 12ºC. Para P = 50%, el caudal primario

será qp = 75%. Por tanto, la demanda de caudal es del 75% para una demanda depotencia del 50%.Antes de la transformación del sistema a caudal constante en uno acaudal variable, la demanda de caudal era del 100% para una demanda de potencia del50%.Esta transformación no modifica realmente el primario en una verdaderadistribución a caudal variable ya que el caudal en % es superior a la potenciaexpresada también en %.Procedimiento de equilibrado fig-101. Equilibrar los circuitos regulados por válvulas de tres vías (consultar manual de

TA Nº 2). La STAD-2 será la válvula de compensación.2. Si no se conoce el caudal primario qp, calcularlo mediante la fórmula que se

muestra más abajo.3. Abrir la válvula de control V.4. Ajustar el caudal primario qp mediante la STAD-1. Este ajuste forma parte del

equilibrado del sistema primario completo (consultar manual de TA Nº 2).

P

1 +(tsc - trc)(tp - trc)

P100

( - 1)

%qp =

(ts - tr)(tp - tr)

qp = qs

(ts - tr)(tp - tr)

qp = qs

qb

tp

tr

qp

qs = ct

∆H

STAD-2STAD-1

V

B

A

tr

C C

ts

18 19

Procedimiento de equilibrado fig-11

Con STAD-3 en el bypass (fig-11a):1. Abrir completamente las válvulas de control.2. Ajustar la STAD-3 para crear una pérdida de carga ∆pEF = ∆pcV + pérdida de

carga en el circuito primario (8 + 5 = 13 kPa en el ejemplo) para un caudal en elbypass qb = (qsc - qpc). Utilizar el CBI, o los ábacos o reglas TA paradeterminar la posición de la STAD-3.

3. Ajustar la STAD-1 para crear una pérdida de carga de 3 kPa para el caudalprimario de diseño. Utilizar el CBI, o los ábacos o reglas TA para determinar laposición correcta de la STAD-1.

4. Cerrar la válvula de control V y ajustar el caudal de diseño mediante laSTAD-2.

5. Si no se conoce el caudal primario qpc, calcularlo mediante la fórmula que semuestra más abajo.

6. Abrir la válvula de control V y reajustar la STAD-3 para obtener el caudalqp = qpc medido en la STAD-1.

Con BPV en el bypass (fig-11b):1. Abrir completamente las válvulas de control.2. Ajustar la STAD-1 para crear una pérdida de carga de 3 kPa para qp = qpc.

Utilizar el CBI o los ábacos o reglas TA para determinar la posición correcta dela STAD-1.

3. Abrir la STAD-2 y ajustar la BPV para obtener en la STAD-1 el caudal dediseño.

4. Ajustar la STAD-2 para obtener el caudal de diseño en el secundario.


Fig. 11 Bombas secundarias asegurando la circulación de agua a travésde una red de distribución.

Si la red de distribución es un circuito pasivo de baja pérdida de carga, lacirculación puede inducirse mediante bombas secundarias.

La válvula de equilibrado STAD-3, crea una cierta presión diferencial entre F yE. Esta presión induce el caudal primario qp en la válvula de control V a través delcircuito FCB y AE. Esta presión diferencial ∆pcEF se obtiene para un caudal qb =qsc - qpc ; esto implica que qsc tiene que ser mayor que qpc. Cuando la válvula decontrol está cerrada, el caudal en el bypass es qb = qsc y ∆pEF es máxima, estandoaplicada totalmente en la válvula de control V cerrada. Para obtener una buenaautoridad en la válvula es importante evitar que se produzcan grandes variacionesde ∆pEF. Esto significa que, qpc tiene que ser lo más pequeño posible comparadocon qsc. En consecuencia, un sistema de este tipo sólo puede considerarse si hayuna diferencia importante entre ts y tp, como ocurre en las instalaciones de sueloradiante.

El caudal a través del bypass, viene dado por la fórmula siguiente:

Suponiendo que el caudal secundario es más o menos constante, la autoridad dela válvula de control será: ß’=∆pcV/∆pEFmáx. Ejemplo: suelo radiante con tp =80ºC, ts = 50ºC y tr = 45ºC con qs = 100. A plena carga, qb = 100 (80-50)/(80-45)= 85,7. Para este caudal, la válvula de equilibrado STAD-3 del bypass, debe crearuna presión diferencial que compense la pérdida de carga en la válvula de dos vías(8 kPa por ej.) y la del circuito primario (5 kPa por ej., dando un total de 13 kPa). Acarga nula la válvula de dos vías estará cerrada, pasando a 100 el caudal qb(suponiendo que el incremento de la pérdida de carga en el tramo EF tenga pocoefecto sobre el caudal qs) y, la pérdida de carga en la STAD-3 será igual a∆pEFmáx = 13 x (100/85,7)2 = 17 kPa. La autoridad de la válvula de control será,en consecuencia, ß’= 8/18 = 0.44.

La STAD-3 puede sustituirse por una válvula BPV de descarga modulante quemantiene entre E y F una presión diferencial constante. En instalaciones de sueloradiante, por ejemplo, este sistema mejora la autoridad de la válvula de controlpasando, de 0,44 a 0,61.

Fig 11a Fig 11b

(tp - ts)(tp - tr)

qb = qs

(tsc - trc)(tp - trc)

qp = qs

≈ 0

qp

STAD-3

qb

STAD-2

ts

tr

qs

STAD-1V

CB

A

F+E-

≈ 0

BPV

qb

STAD-2

STAD-1V

C

F+E-

tptp

20 21


3.3 Caudal primario constante y secundario variable

tp

qb

qp

qs

trSTAD

tp

BPV

A

B

∆H

Fig. 12. La válvula BPV de descarga modulante estabiliza la presióndiferencial aplicada a unidades terminales pequeñas.

Cuando la presión diferencial disponible en el primario es demasiado alta parael propio sistema secundario, el circuito mostrado en la fig-12 puede utilizarse.

El valor de consigna de la BPV puede seleccionarse dentro del rango 8 - 60kPa, lo que garantiza unas buenas condiciones de trabajo para las válvulas decontrol de los terminales (buena autoridad) con independencia de las variaciones dela presión diferencial ∆H. La BPV asegura una presión diferencial constante entreA y B. La STAD crea una pérdida de carga igual a (∆H - ∆pBPV).

Procedimiento de equilibrado fig-121. Abrir todas las válvulas de control. Cerrar todas las BPV’s.2. Equilibrar los terminales, los ramales y las columnas entre sí (consultar manual

de TA Nº 2) antes de proseguir con el punto 3.3. Cerrar las válvulas de control de este ramal.4. Reducir lentamente el valor de consigna de la BPV hasta obtener de nuevo el

caudal de diseño en la STAD.(Consultar el manual nº4, apéndice 5.5 para más información)

Fig. 13. Aumento o reducción de la presión diferencial aplicada a terminales, mediante unabomba secundaria.

Cuando la presión diferencial primaria aplicada al secundario, es demasiadoalta o demasiado baja, la fig-13 muestra una posible solución. En este circuito, unaválvula de descarga BPV se utiliza para asegurar el caudal mínimo de protecciónde la bomba. La STAD-1 es fundamental para evitar cortocircuitos hidráulicos en elsistema primario.

Procedimiento de equilibrado fig-131. Abrir todas las válvulas de control. Cerrar todas las BPV’s.2. Equilibrar los terminales entre sí, utilizando la STAD-2 como válvula de

compensación (consultar manual de TA Nº2).3. Ajustar la BPV en el valor máximo de presión diferencial permitido por las

válvulas de control de los terminales.4. Cerrar las válvulas de control de los terminales de este ramal.5. Si fuera necesario, reducir el valor de consigna de la BPV hasta obtener el

caudal mínimo de la bomba (consultar Apéndice C).6. Ajustar el caudal primario de diseño mediante la STAD-1. Este ajuste forma

parte del procedimiento de equilibrado del sistema primario completo (consultarmanual de TA Nº 2).

tp

qb

qp

qs

tr

∆H

STAD-1 STAD-2

BPV

ts = tp

22 23

3. Bucles de control con válvulas de dos vías 4. Bucles de control con válvulas de tres vías

3.4 Caudales primario y secundario constantes

tp

qb

qp

qstr

STAD-1

tp

BPV

A

B

∆H

D

C

qv

ts

C

STAD-2

V

Fig. 14. Caudales primario y secundario constantes.

En la fig-14 el terminal está alimentado a caudal constante. La variación de latemperatura de alimentación se realiza mediante la válvula de control V. Estatemperatura se ajusta de forma que ts<tp en calor y ts>tp en frío.

La BPV mantiene la presión diferencial CD constante. Esta es la pérdida decarga de diseño para la válvula de control V, que tendrá una autoridad próxima a 1después del equilibrado.

Procedimiento de equilibrado fig-141. Abrir todas las válvula de control y cerrar todas las BPV’s.2. Si no se conoce el caudal primario, calcularlo mediante la fórmula que semuestra más abajo.3. Ajustar el caudal primario mediante la STAD-1. Este ajuste forma parte delequilibrado del sistema primario completo (consultar manual de TA Nº 2) y deberáhacerse previamente a proseguir con el punto 4.4. Cerrar la válvula de control V.5. Medir el caudal en la STAD-1 y reducir, lentamente, en la BPV el valor deconsigna hasta volver a obtener en la STAD-1el caudal de diseño.6. Ajustar el caudal secundario de diseño mediante la STAD-2.

(Consultar el manual nº4, apéndice 5.5 para más información)

tg ts

tr qs

E C

DSTAD

G

qg

HV

L

qb

tr

Fig. 15. Circuito de mezcla asociado a una unidad de producción.

La fig-15 muestra un circuito controlado por una válvula de tres víasmezcladora. El circuito primario puede consistir en un intercambiador, un simplebypass o una caldera que, puede admitir un caudal nulo o que puede estar equipadacon una bomba que asegure un caudal mínimo.

La válvula de tres vías debe seleccionarse para una pérdida de carga comomínimo igual a la de G y como mínimo de 3 kPa.

Procedimiento de equilibrado fig-151. Abrir completamente la válvula de tres vías.2. Ajustar el caudal de diseño mediante la STAD.

4.1 Caudal primario variable y secundario constante

Red primaria pasivaUna red primaria pasiva es una red de distribución que no dispone de bomba.

La bomba secundaria, en consecuencia, presuriza tanto el primario como elsecundario.

(tsc- 1c)(tp - trc)

qp = qs

24 25

4. Bucles de control con válvulas de tres vías

tg ts

tr qs

E

STAD-2

G

qg

HV

L

qb2

tr

C

D

qb1

B

A

tp

STAD-3

STAD-1

Fig.16. Circuito mezclador con bypass intermedio.

Cuando el caul qs en el circuito es superior al de diseño a través de la unidad de

producción, el bypass AB asegura la compatibilidad entre caudales.La pérdida de carga creada por la STAD-3 para el caudal de aguaq

b1 = q

sc – q

gc, es la presión diferencial necesaria para compensar las pérdidas de

carga en la STAD-1+G+la válvula de tres vías.La pérdida de carga creada por la válvula de control de tres vías para el caudal

de diseño qgc

debe ser igual o superior a la pérdida de carga de diseño en G y enaccesorios con 3kPa como valor mínimo.

Procedimiento de equilibrado fig-161. Abrir la válvula de control de tres vías “V”2. Calcular el caudal de diseño q

b1 requerido en la STAD-3 y el q

gc en la STAD-1

de acuerdo con la fórmula a pie de página.3. La STAD-3 y la STAD-1 se equilibran de acuerdo con el método TA Balance

(Consultar el manual Nº2)4. Ajustar el caudal q

s con la STAD-2

L

tr

qs

qb C

∆H

STAD-2

V

E

tsqp tp

D

F

-

+

H

tr

CSTAD-1

Red primaria activaUna red primaria activa es una red de distribución con bomba propia.

La bomba primaria crea una presión diferencial que fuerza la circulación de agua através de los circuitos secundarios.

Fig. 17. Válvula mezcladora sometida a una presión diferencial primaria y asociada a unaválvula de equilibrado de compensación.

La válvula de tres vías de la fig-17 está sometida a una presión diferencialprimaria ∆H. Esta presión diferencial puede perturbar el funcionamiento de laválvula, pudiendo invertirse la circulación de agua qb en el bypass, cancelando lafunción mezcladora de aquella. Esto se evita, instalando la válvula de equilibradoSTAD-1. La pérdida de carga en esta última válvula debe ser igual a ∆H para elcaudal de diseño qpc. La pérdida de carga en la vávula de tres vías debe ser comomínimo igual a ∆H, para obtener una autoridad de 0,5. Como consecuencia, estapérdida de carga tiene que ser compensada por la bomba secundaria.

Procedimiento de equilibrado fig-171. Cerrar la válvula de tres vías.2. Ajustar el caudal secundario de diseño mediante la STAD-2.3. Abrir la válvula de tres vías.4. Continuar midiendo el caudal en la STAD-2 y ajustar la STAD-1 para obtener

el mismo caudal definido en el punto 2. Este ajuste forma parte delprocedimiento de equilibrado del sistema primario completo(consultar manual de TA Nº 2).

4. Bucles de control con válvulas de tres vías

(tsc- trc)(tg- trc)

qgc

qsc= q

b1 = qsc

qgc-

26 27

4. Bucles de control con válvulas de tres vías 4. Bucles de control con válvulas de tres vías

qb

qs

tp

tr

ts

qp

C

V2

∆p = min

STADV1

∆H

Fig.18. Eliminación de la presión diferencial primaria mediante un regulador de presión.

En algunas instalaciones, las válvulas de tres vías no trabajan adecuadamentedebido a la demasiado elevada presión diferencial primaria. Algunas veces, seinstala un regulador de presión diferencial que anula o reduce esta presión hasta unvalor razonable, tal y como muestra la fig-18.

Esta solución no es económica. Sin embargo, debe considerarse si el reguladorde presión diferencial se utiliza para una serie de válvulas de tres vías y cuando ladistribución requiere un caudal variable de agua. Si se admite un caudal primarioconstante es mejor adoptar el diseño propuesto en la fig-20.

Procedimiento de equilibrado fig-181. Cerrar la válvula de tres vías.2. Ajustar el caudal secundario de diseño mediante la STAD.3. Ajustar el punto de consigna del regulador de presión diferencial a un valor tan

próximo a cero como sea posible.

4.2 Caudales primario y secundario variables

Red primaria pasiva

Fig. 19. La válvula de tres vías controla la temperatura del aguade alimentación al sistema de distribución.

La válvula de tres vías controla la temperatura del agua, mientras que las dedos vías llevan a cabo el ajuste de la energía suministrada adaptando el caudal a lademanda.

La válvula de tres vías tiene una autoridad próxima a 1. A carga reducida, laválvula de descarga modulante, BVP, asegura el caudal mínimo de la bomba yreduce, al mismo tiempo, el salto de temperatura en tubería.

Nota: Por debajo de un cierto caudal, la válvula de tres vías trabajará enrégimen laminar en lugar de en régimen turbulento. Entonces, la válvula perderá,temporalmente, su característica básica, resultando muy difícil estabilizar el buclede control. Por tanto, el caudal mínimo controlado por la BPV debe ser suficientepara crear una pérdida de carga de 1 kPa en la válvula de tres vías.

Procedimiento de equilibrado fig-191. Abrir todas las válvulas de control. Cerrar la BPV.2. Equilibrar el sistema secundario (consultar manual de TA Nº 2) utilizando la

STAD como válvula de compensación.3. Cerrar todas las válvulas de control de dos vías.4. Ajustar la BPV para asegurar el caudal mínimo de la bomba

(consultar Apéndice C).

qb

qstp

tr

ts

qp

∆p≈ 0

+

BPV

STAD

-

V

28 29

4. Bucles de control con válvulas de tres vías 4. Bucles de control con válvulas de tres vías

4.3 Caudales primario y secundario constantes

Red primaria activa

qs

trSTAD-2

A

∆H

B D

qp

tp

qb

ts

STAD-1

V

C

Fig. 20. La válvula de equilibrado STAD-P y el bypass AB, eliminanla presión diferencial sobre la válvula de tres vías.

Si el caudal primario puede ser constante, resulta muy simple evitar unaexcesiva presión diferencial en el primario de la válvula mezcladora de tres vías.La solución consiste en instalar un bypass AB y compensar la presión diferencialprimaria con la válvula de equilibrado STAD-1. La autoridad de la válvula de tresvías tendrá un valor próximo a 1.

Procedimiento de Equilibrado fig-.201. Abrir la válvula de tres vías.2. Ajustar el caudal secundario de diseño en la STAD-2.3. Si no se conoce el caudal primario qg, calcularlo mediante la fórmula que se

muestra más abajo.4. Ajustar el caudal primario en la STAD-1. Este ajuste forma parte del

procedimiento de equilibrado del sistema primario completo(consultar manual de TA Nº 2).


qp = qs

Fig. 21. Cuando tsc no es igual a tp, es preferibleinstalar el bypass en el lado secundario.

Cuando la temperatura de diseño tsc no es igual a tp,el circuito de la fig-21 esmás aconsejable que el de la fig-20. El caudal en la válvula de control es menor enel circuito de la fig-21 que en el de la fig-20 (qp en lugar de qs), lo cual permite lainstalación de una válvula de tres vías más pequeña.

La autoridad en la válvula de tres vías tiene un valor próximo a 1.

Procedimiento de equilibrado fig-211. Abrir la válvula de tres vías.2. Ajustar el caudal secundario de diseño en la STAD-2.3. Si no se conoce el caudal primario de diseño,calcularlo mediante la fórmula

mostrada más abajo.4. Ajustar el caudal primario en la STAD-1. Este ajuste forma parte del

procedimiento de equilibrado del sistema primario completo(consultar manual de TA Nº 2).

qs

trSTAD-2A

∆H

B

D

F

qp

tp

qbp qbs

ts

STAD-1V

C


qp = qs

30 31

4. Bucles de control con válvulas de tres vías4. Bucles de control con válvulas de tres vías

4.4 Caudal primario constante y secundario variable

Fig. 22. Válvula mezcladora de tres vías en un circuito de desviación.

Una válvula de tres vías mezcladora en un circuito de desviación, puedealimentar a un terminal a caudal variable y temperatura constante, manteniendo elcaudal primario prácticamente constante. De esta forma, la válvula de tres víaselimina interactividades entre circuitos en el lado primario.

La válvula de tres vías debe crear una pérdida de carga igual o superior a la delcircuito C, para obtener, así, una autoridad mínima de 0,5.

Nota: La válvula de equilibrado más importante es la STAD-1. La STAD-3puede suprimirse si ∆pC < 0.25 ∆H.

Procedimiento de equilibrado fig-221. Abrir todas las válvulas de tres vías.2. Ajustar el caudal de diseño mediante la STAD-1. Este ajuste forma parte del

procedimiento de equilibrado del sistema primario completo (consultar manualde TA Nº 2) y deberá hacerse previamente a proseguir con el punto 3.

3. Cerrar todas las válvulas de tres vías.4. Medir el caudal en la STAD-1 y ajustar el caudal de diseño en la STAD-3.

tr

qs

qbSTAD-3 C

∆H

STAD-1V

tp

qp

tp

tr

qs

qbSTAD-3 C

STAD-1V

tp

qp

tpBA

≈ 0

H

Fig. 23. Circuito de desviación montado en una red dedistribución pasiva.

En el caso de una red de distribución pasiva (sin presión diferencial activa), esnecesario instalar una bomba . Esta bomba puede ser común para varios circuitos.

Nota: La válvula de equilibrado más importante es la STAD-1. La STAD-3puede suprimirse si ∆pC < 0.25 ∆H.

Procedimiento de equilibrado fig-231. Abrir todas las válvula de tres vías.2. Ajustar el caudal de diseño mediante la STAD-1. Este ajuste forma parte del

procedimiento de equilibrado del sistema primario completo (consultar manualde TA Nº 2) y, deberá hacerse previamente a proseguir con el punto 3.

3. Cerrar todas las válvulas de tres vías.4. Medir el caudal en la STAD-1 y ajustar el caudal de diseño en la STAD-3.

32 33

5. Comparación de bucles de control5. Comparación de bucles de control

5.1 Red primaria activa

STAD

∆H

C

V

q

ts

tr

∆pV

STAM (STAD)

∆H

C

V

STAP

ts q

tr

∆pV

STAD

∆H

C

BPV

tp

qb

qp qstr

STAD-1 STAD-2

BPV

ts

B

A

tp

qb

qp

qs

tr

STAD-1

STAD-2

BPV

ts

B

A

∆T

t1t2VC

tp

qb

qp

qs

trSTAD-1

ts = tp

B

A

C

STAP

STAD-2

1

7

6

5

3

2

∆pV > ∆H/2 *

∆pSTAD = ∆H -∆pV - ∆pC

ß' = ∆pV / ∆H

∆pV > (∆H - ∆pBPV)/2 *

∆pSTAD > 3 kPa

∆pBPV = ∆H - ∆pV - ∆pC - ∆p STAD

ß' = ∆pV / ( ∆H - ∆pBPV)

∆pV > Min STAP set point ≥10 kPa

∆pSTAM (STAD) ≥ 3 kPa

ß' close to one

qs < qp

∆pV > ∆H/2 *

∆pSTAD-1 = ∆H -∆pV

ß' = ∆pV / ∆H

ts = tp

qs < qp

∆pV > ∆H/2 *


ß' = ∆pV / ∆H

ts = tp

∆pV > ∆H/2 *

∆pSTAD-1 = ∆H - ∆pV - ∆p STAD-2

ß' = ∆pV / ∆H

Caudales primario y secundario variables. Las variables serepresentan cuantificadas a sus valores de diseño.

(*) Valores recomendados.

Caudal primario variable

Caudal secundario variable

Dos vías 5Tres vías 19

Caudal primario constante

Caudal secundario variable

Dos vías 12 - 13Tres vías 22

Caudal secundario constante

Dos vías 8 - 9 - 10Tres vías 17 - 18

Funciones idénticas obtenidas con válvulas de controlde dos o tres vías.

Caudal secundario constante

Dos vías 14Tres vías 20 - 21

34 35


8∆pV > ∆H/2 *

ß' = ∆pV / ∆H

ß' = ∆pV / ( ∆pV + ∆pH )

qs < qp

∆pV > ∆H *

∆pSTAD-1 = ∆H

ß' = ∆pV / ∆H

∆pV1 > ∆H/2 *


ß'V1 = ∆pV1 / (∆H - ∆∆p )

∆pV2 > 3 kPa *

∆pSTAD-1 = ∆H - ∆pV1

qb

tpts

tr

qp

qs = ctSTAD-2STAD-1

V

B

A

C

tr

qb

tpts

tr

qp

qs = ctSTAD-2STAD-1

V

B

A

C

tr

qb

qs

tp

tr

ts

qp

C

V2

∆p= min

STAD-2V1

∆H STAD-1

L

tr

qs

qb C

∆H

STAD-2

V

E

tsqp tp

D

-

+H

tr

CSTAD-1

18

17

9

qs < qp

∆pV > ∆H/2 *


Caudal primario variable y secundario constante. Las variables se representan cuantificadas a sus valores de diseño.


12

ß' = ∆pV / ( ∆pV + ∆pC )

∆pSTAD-3 = ∆pC

∆pSTAD-1 = ∆H -∆pBPV

∆pSTAD-1 = ∆H - ∆pV - ∆pC

ts = tp

∆pV > ∆pC *

∆pSTAD-1 = ∆H

tp

qb

qp

qs

trSTAD

tp

BPV

A

B

tp

qb

qp

qs

trSTAD-1 STAD-2

BPV

ts = tp

tr

qs

qbSTAD-3 C

∆H

STAD-1V

tp

qp

tp

22

13

ts = tp

ts = tp

Caudal primario constante y secundario variable. Las variables se representan cuantificadas a sus valores de diseño.


36 37


14

ß' = ∆pV / ∆pBPV

∆pSTAD-1 = ∆H -∆pBPV

∆pSTAD-1 = ∆H - ∆pV

∆pV > 8 kPa

∆pSTAD-1 = ∆H

21

20

qs > qp

tp

qb

qp

qstr

STAD-1

tp

BPV

A

B

∆H

D

C

qv

ts

C

STAD-2

V

qs

trSTAD-2

A

∆H

B D

qg

tg

qb

ts

STAD-1

V

C

qs

trSTAD-2A

∆H

B

D

qg

tg

qbp qbs

ts

STAD-1V

C

∆pV > 3 kPa *

ß' = 1

∆pV > 3 kPa *

ß' = 1

Caudales primario y secundario constantes. Las variables se representan cuantificadas a sus valores de diseño.


5.2 Red primaria pasiva

Caudal primario variable y secundario constante.Las variables se representan cuantificadas a sus valores de diseño.


∆pV > ∆p1 *

ß' = ∆pV / (∆pV + ∆p1)

qp < qs

∆pSTAD-3 =

∆p1 + ∆pV + ∆pSTAD-1

∆pSTAD-1 ≥ 3 kPa *

∆pV ≥ ∆pSTAD-3 / 2 *

ß' = ∆pV/∆pSTAD-3max

(11a)

V

qp

tp

qs

tg

STAD-1 STAD-2

STAD-3

L>10 dtr

qs

ts

tp

qb

qp

STAD-1 STAD-2

STAD-3

L>10 dtr

qs

tstp qb

qp

STAD-1 STAD-2

BPV

V

L>10 dtr

qs

tstp

qb

qp

STAD

V

L>10 d

tr

ts

qb2

qg

V

tr

qb1

(11b)

(16)

(15)

∆p= 0

qp < qs

∆pBPV =

∆p1 + ∆pV + ∆pSTAD-1

∆pSTAD-1 ≥ 3 kPa *

∆pV ≥ ∆pSTAD-3 / 2 *

ß' = ∆pV/∆pBPV

- +∆p

qp < qs

∆pV > ∆p1 *

ß' = ∆pV / (∆pV + ∆p1)

38 39

APÉNDICE A

Autoridad de las válvulas de control de dos vías

A.1 Definición convencional

La característica estática de una válvula de control se define para una presióndiferencial constante aplicada a la válvula. Pero esta presión no es normalmenteconstante en la instalación. Por tanto,la característica real de una válvula decontrol, difiere de la teórica.

Cuando la válvula de control está totalmente abierta, la presión diferencial∆pmín es igual a la disponible menos las pérdidas de carga en el terminal, tuberíasy accesorios.

Cuando la válvula de control está cerrada las pérdidas de carga en los otroselementos desaparecen, al ser el caudal cero y, la presión diferencial ∆Hmáx =∆pmáx queda, en consecuencia, aplicada en la válvula de control.

La válvula de control se dimensiona tomando como base ∆pmín, dado que aesta pérdida de carga debe obtenerse el caudal de diseño (válvula completamenteabierta). Cuando la válvula está próxima a su posición de cierre, el caudal essuperior al teórico, dado que la presión diferencial entonces es mayor que ∆pmín.La característica teórica de la válvula se distorsiona. El grado de distorsióndepende de la relación ∆pmín/ ∆pmáx.

Esta relación se denomina autoridad de la válvula de control.

Cuanto más baja sea la autoridad, mayor será la distorsión de la característicateórica de la válvula.

APÉNDICE A


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

b= 0

.1

0.25

1

0.5

Valve lift h%

Water flow %

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Water flow %

Valve lift h%

b= 0

.1

0.25

1

0.5

Distorsión de la característica lineal de unaválvula en función de su autoridad.

Distorsión de la característica“EQM” de una válvula en función de

su autoridad.

β = ∆pmin

∆pmax

La presión diferencial

aplicada en la válvula de

control depende de su grado

de apertura.

Considerese una válvula de característica lineal dimensionada para obtener elcaudal de diseño a máxima apertura, pero con una autoridad muy baja. Para unaapertura de válvula del 10%, el caudal en el circuito que regula será aproximadamenteun 30%. Supongamos que el terminal trabaja con un salto de temperatura de diseño de10K. En esta situación, el 30% del caudal nos proporcionará el 80% de potencia. Elresultado final es que el terminal emite el 80% de la potencia con la válvula de controlabierta solamente un 10% de su carrera. Por tanto, es poco probable tener un controlestable. La solución podría ser incluso peor, si para la misma autoridad, la válvula decontrol hubiese estado sobredimensionada.

Es aceptable una autoridad mínima de 0,5, dado que la característica de la válvulano se deforma apreciablemente. En otras palabras, la pérdida de carga, para el caudalnominal, a válvula totalmente abierta, debe ser, al menos, la mitad de la presióndiferencial disponible.

Observese que el caudal de diseño no aparece en la definición de autoridad de laválvula.

Las curvas de las figuras están realizadas asumiendo que el caudal a válvula decontrol abierta es el de diseño. Sin embargo, esto raramente ocurre en la práctica al serdifícil evitar un cierto grado de sobredimensionamiento de la misma.

Cuando la válvula está sobredimensionada, ∆pmín es menor y si suponemosconstante ∆pmáx, la autoridad de la válvula de control disminuirá. Comoconsecuencia, la característica de la válvula resultará bastante distorsionada,dificultándose el control a carga reducida. Sin embargo, una válvula de controlsobredimensionada, puede tener una buena autoridad. Si la presión diferencial aplicadaa un circuito se duplica ∆pmín y ∆pmáx aumentarán en la misma proporción y laautoridad permanecerá inalterada, aunque con sobrecaudal en el circuito.

¿Cómo resultará afectada la autoridad de una válvula de control en un circuitosometido a una presión diferencial variable?.

En este caso, ∆pmáx y ∆pmín variarán simultáneamente en la misma proporción.Por tanto, la autoridad permanecerá constante. Sin embargo, la característica de laválvula resultará deformada a pesar de que la autoridad sea la misma. En conclusión, laautoridad tal y como se ha definido no da una información suficiente acerca de ladistorsión de la característica de la válvula.

40 41

APÉNDICE A


APÉNDICE A


A.2 Una definición más coherente de la autoridad

Se obtiene una definición más coherente de la autoridad si se relaciona lapérdida de carga en la válvula de control, para el caudal de diseño, con la máximapérdida de carga en la misma:

La figura muestra que la autoridad ß’ tiene en cuenta la distorsión de lacaracterística de la válvula. Esto no es cierto para la autoridad ß de acuerdo con ladefinición convencional de autoridad. La relación entre las dos autoridades vienedada por la fórmula siguiente (Sq es el factor de sobrecaudal):

Con Sq > 1 cuando la válvula está abierta.Cuando el caudal máximo es igual al de diseño, resulta que ß’ = ß

∆p en la válvula de control totalmenteabierta para el caudal de diseño

ß' =∆p válvula cerrada

Caudal en función del grado de aperturade la válvula cuando la presión

diferencial de alimentación del circuitovaría, manteniéndose constante la

autoridad.

ß = (Sq)2 . ß'

¿Puede ponerse en serie una válvula de equilibrado con unaválvula de control?

Una válvula de control, cuyo Kv coincida con el de cálculo, no existe normal-mente en el mercado. Por consiguiente, la válvula instalada estará más o menossobredimensionada. En los arranques o después de paradas nocturnas, cuando latotalidad de las válvulas de control estén abiertas, el sobrecaudal en las unidadesfavorecidas, creará subcaudal en las otras. Resulta, por tanto, fundamental que elcaudal a través de la válvula de control se limite mediante una válvula deequilibrado.

La figura de arriba muestra cómo este tipo de limitación influye en lacaracterística de la válvula de control.

Sin válvula de equilibrado, el sobrecaudal a válvula de control abierta sería del22% y su autoridad ß= 0,5, de acuerdo con la definición convencional de éstaúltima. Sin embargo, esto no tiene mucho sentido dado que el caudal es incorrecto.La autoridad ß’ = 0.34 indica la distorsión real de la característica de la válvula.

La autoridad ß’ en la válvula con o sin válvula de equilibrado dependefundamentalmente de la selección inicial de la válvula de control.

Instalando una válvula de equilibrado podemos obtener el caudal correcto enlas condiciones de diseño, mejorando la característica de la válvula de control.

Influencia en la característica de una válvula de control por limitación del caudal máximoa través de una válvula de equilibrado.

c- Sin v. deequilibrado

140

120

90 1000

20

40

60

80

100

20 30 40 50 60 70 80100

q %

b- Con v. deequilibrado

a- Teórica

h%

42 43

APÉNDICE A


APÉNDICE A


A.3 Dimensionamiento de las válvulas de controlEl factor Kv.

Una válvula de control crea una pérdida de carga complementaria en el circuitopara limitar el caudal de agua al valor requerido. El caudal de agua depende de lapresión diferencial aplicada a la válvula de acuerdo con la siguiente fórmula:

donde, Kv es el factor de caudal de la válvula, ρ es la densidad, (siendo para elagua, 1.000 Kg./m3 a 4ºC, 970 Kg./m3 a 80ºC), q es el caudal en m3/h, y ∆p es lapresión diferencial expresada en bares.

El máximo valor del Kv (Kvs) se obtiene cuando la válvula está abiertacompletamente. Este valor corresponde al caudal de agua, expresado en m3/h, parauna presión diferencial de 1 bar.

La válvula de control se selecciona de manera que su Kvs proporcione elcaudal de diseño para la presión diferencial disponible cuando la válvula estétrabajando en las condiciones de nominales.

No es fácil determinar el Kvs de una válvula de control, dado que la presióndiferencial disponible en la válvula depende de muchos factores, entre ellos, lossiguientes:

• Altura manométrica real de la bomba.• Pérdidas de carga en tuberías y accesorios.• Pérdidas de carga en unidades terminales.

Estas pérdidas de carga dependen también de la precisión con la que elequilibrado hidráulico se lleve a cabo.

En proyecto, se calculan los valores teóricos correctos de las pérdidas de cargay caudales en los componentes de la instalación. Pero difícilmente se encuentran enel mercado componentes con las propiedades exactamente especificadas. Enconsecuencia, el instalador debe adquirir bombas, válvulas de control y unidadesterminales de tipo estándar.

Las válvulas de control están disponibles en el mercado con valores del Kvsque crecen según una progresión geométrica llamada serie de Reynard:

Kvs: 1,0 1,6 2,5 4,0 6,3 10 16 .....Cada valor es aproximadamente 60% mayor al valor anterior. No es normal

encontrar una válvula de control que cree, exactamente, la pérdida de cargadeseada para el caudal de diseño. Si, por ejemplo, se necesita instalar una válvulade control que cree una pérdida de carga de 10 kPa para el caudal de diseño, puedeperfectamente ocurrir que, la válvula con el Kvs superior más próximo cree unapérdida de carga de 4 kPa, cuando la del Kvs inferior más próximo crea unapérdida de carga de 26 kPa para el caudal de diseño.

(0.01 )q 2

KV( )

q 2

KV(36 )

∆p (bar), q (m3/h) ∆p (kPa), q (l/s) ∆p (mm WG), q (l/h) ∆p (kPa), q (l/h)

q = Kv ∆p q = Kv ∆p q = 10 Kv ∆p q = 100 Kv ∆p

∆p = ∆p = ∆p = ∆p =q 2

KV

q 2

KV(0.1 )

Kv = q

∆p

Kv = 36q

∆pKv = 0.1

q

∆pKv = 0.01

q

∆p

Fórmulas relacionando caudal kv y ∆p (ρ =1000 Kg/m3)

Si a ésto se añade que, las bombas y unidades terminales generalmente sesobredimensionan por la misma razón, puede entenderse por qué las válvulas decontrol frecuentemente deben trabajar cerca de su posición de cierre, obteniéndoseun control inestable. También es posible que estas válvulas, períodicamente, abranal máximo, (desde luego durante los arranques), creando un sobrecaudal en ciertasunidades que, conlleva a subcaudales en otras. Hay que plantearse, por tanto, lasiguiente cuestión:

¿Qué es lo que hay que hacer si la válvula de control estásobredimensionada?.

Hemos visto que, normalmente, no podemos encontrar exactamente la válvula decontrol deseada.

Si el valor requerido de Kv es 0,183 y el Kvs disponible más bajo es de 0,25, porejemplo, el caudal será 104 l/h en lugar de los 86 l/h deseados, es decir, un 21% más.

Tomemos el caso de un terminal de 2.000 watios, para un salto térmico de 20K. Supérdida de carga es de 6 kPa para el caudal nominal de 2.000 x 0,86/20= 86 l/h. Si lapresión diferencial disponible es de 32 kPa y las pérdidas de carga en tuberías yaccesorios son de 4 kPa, la diferencia 32-6-4= 22 kPa, debe tomarse en la válvula decontrol.

En sistemas a caudal variable, la presión diferencial aplicada a las unidadesterminales es variable dado que, las pérdidas de carga en tuberías varían en función delcaudal. Las válvulas de control se seleccionan para las condiciones de diseño. A bajacarga, se incrementa el caudal necesario en todas las unidades y no hay riesgo desubcaudales en algunas unidades. En las condiciones de diseño y cuando la demanda esmáxima, es fundamental evitar los sobrecaudales y, por tanto, los subcaudales.

a- Limitación del caudal mediante una válvula de equilibrado en serie.Si el caudal a válvula de control abierta, para las condiciones de diseño, es mayor

que el requerido, debe utilizarse una válvula de equilibrado para limitarlo.Esto no sólo no cambia la autoridad real de la válvula de control sino que incluso

mejora su característica (ver figura pág. 51). La válvula de equilibrado es, también, unaherramienta de diagnóstico y una válvula de corte.

q = Kv ∆p ×1000

ρ

44 45

APÉNDICE A


APÉNDICE A


b - Reducción de la carrera máxima de la válvula.Para compensar el sobredimensionamiento de la válvula de control, puede

limitarse su apertura máxima.Esta solución puede contemplarse en válvulas de característica isoporcentual,

dado que el máximo valor del Kv puede reducirse considerablemente con unarazonable reducción de su apertura máxima. Si el grado de apertura se reduce un20%, el valor máximo del Kv lo hará en un 50%.

En la práctica, el equilibrado hidráulico se lleva a cabo ajustando las válvulasde equilibrado en serie con las válvulas de control totalmente abiertas. Este ajustede las válvulas de equilibrado se realiza sucesivamente en cada una, con unapérdida de carga de 3 kPa, para el caudal de diseño.

La carrera de la válvula de control se limita, entonces, para crear 3 kPa en laválvula de equilibrado. Dado que, la instalación está equilibrada y así permanecerá,el caudal se obtendrá, siempre, en las condiciones de diseño.

C – Reducción del caudal utilizando válvulas de regulación de ∆p en serie.La presión diferencial en la válvula de control puede estabilizarse utilizando el

siguiente circuito.

Un regulador de ∆p mantiene constante la presión diferencial en la válvula de control.

La consigna de presión diferencial del regulador STAP se selecciona para obtenerel caudal de diseño en la válvula de control completamente abierta. En este caso, laválvula de control nunca estará sobredimensionada y su autoridad permanecerápróxima a 1. El procedimiento de equilibrado se describe en la página 10.

STAM (STAD)

∆

H

C

V

STAP

Algunos criterios prácticos.Cuando se instalan válvulas de control de dos vías sobre las unidades termina-

les, la mayor parte de las primeras están cerradas o casi cerradas a carga reducida.Dado que, los caudales de agua son pequeños, las pérdidas de carga en accesorios ytubería son despreciables.

La totalidad de la altura manométrica de la bomba se encuentra aplicada en lasválvulas de control, que deben ser capaces de resistir esta presión. Este aumento depresión diferencial hace difícil el control a carga reducida, dado que la autoridadreal ß’ de la válvula se reduce considerablemente.

Admitiendo que la válvula de control está diseñada para una pérdida de cargadel 4% de la altura manométrica de la bomba, si la instalación trabaja a cargareducida, la presión diferencial en la válvula de control se incrementará del 4% al100%. Resultando, así, multiplicada por 25. Para el mismo grado de apertura de laválvula todos los caudales resultarán multiplicados por 5 (√25 = 5). La válvulaestará obligada a trabajar cerca de su posición de cierre. Esto podría generar ruidose inestabilidades en el bucle (bajo estas nuevas condiciones operativas, la válvulaestá sobredimensionada en un factor 5). Esta es la razón por la que muchos autoresrecomiendan que la instalación se diseñe de manera que, la pérdida de carga en lasválvulas de control sea por lo menos el 25% de la altura manométrica de la bomba.Entonces, a carga reducida, el sobrecaudal en la válvula de control no excederá deun factor 2.

No siempre es posible encontrar válvulas de control capaces de soportar unagran presión diferencial sin generar ruido. También es difícil encontrar válvulassuficientemente pequeñas para satisfacer los criterios arriba expuestos cuando seutilizan terminales de pequeña potencia. Entonces, las variaciones de presióndiferencial en la instalación deben ser limitadas, por ejemplo, montando bombasterciarias.

Teniendo en cuenta esta puntualización adicional, el dimensionamiento de lasválvulas de control de dos vías debe hacerse siguiendo los siguientes criterios:

1. Cuando la instalación funciona en condiciones nominales, el caudal aválvula de control totalmente abierta, deberá ser igual al valor de diseño. Por lo quese instalará, una válvula de equilibrado en serie. Una autoridad de 0.30 es, en estecaso, aceptable para un regulador PI. Si la autoridad es inferior, la válvula decontrol deberá sustituirse por otra más pequeña.

2. La altura manométrica de la bomba deberá ser tal que, la pérdida de carga enla válvula de control de dos vías seleccionada corresponda como mínimo al 25% deaquella.

Para reguladores todo o nada, la autoridad no tiene sentido, dado que la válvulade control está abierta ó cerrada. Su característica, por tanto, no tiene granimportancia. En este caso, el caudal se obtendrá, sin mayor restricción, medianteuna válvula de equilibrado en serie.

STAD

∆H

C

V

q

ts

tr

∆pV

Una válvula de equilibrado limita el caudal en la válvula de control sin modificar suautoridad ß’.

46 47

APÉNDICE BAutoridad de las válvulas de control de tres vías

APÉNDICE B

Autoridad de las válvulas de control de tres vías

tp ts

tr qs

E C

DSTAD-2

G

qp

HV

L

STAD-3qb

tr

B.1 Válvulas mezcladoras

Una válvula de tres vías mezcladora puede controlar un circuito a caudalconstante y temperatura variable.

El primario a temperatura tp se mezcla con el retorno a temperatura tr en laproporción necesaria para obtener la temperatura de mezcla deseada, ts.

Válvula de tres vías en función mezcladora.

Cuando la puerta E abre, la puerta L cierra en la misma proporción. La tercerapuerta común permanece abierta. Al cerrarse la puerta E, se cierra la válvula de tresvías y no se extrae energía del primario. La temperatura ts es entonces igual a trque gradualmente alcanza la temperatura ambiente.

La válvula de equilibrado STAD-2 ajusta el caudal al valor especificado. Enprincipio, en el bypass debe crearse una resistencia hidráulica igual a la de G, paraproporcionar el mismo caudal qs, esté abierta o cerrada la válvula de tres vías. Sedice entonces que la válvula de tres vías está equilibrada.

Autoridad en la válvula de tres vías.Si sustituimos la válvula de tres vías, por dos de dos vías trabajando en

oposición, obtendremos la misma función mezcladora.

Una válvula de tres vías puede representarse por dos de dos vías operando en oposición.

ts

qs

VE

STAD-2

G

qp

H

VL

tr

C

D

qb

tr

tp C qs

La válvula VE representa la puerta de control. Su pérdida de carga para elcaudal de diseño es ∆pV. Si se trata de un circuito a caudal constante, la alturamanométrica de la bomba es constante, al serlo las pérdidas de carga del circuito.El resultado es que la presión diferencial ∆pDC es constante. Esta presióndiferencial se aplica sobre la válvula VE cuando está cerrada. Por definición, laautoridad viene dada por el cociente ∆p (a válvula abierta) y ∆p (a válvulacerrrada). Por tanto:

Esta autoridad es mayor o igual a 0.5, si ∆pV > ∆pG, lo cual significa que, lapérdida de carga en la válvula de tres vías debe ser, al menos, igual a la pérdida decarga del circuito G, de caudal variable, incluyendo tuberías.

El circuito de la figura de abajo permite obtener un caudal constante en launidad de producción y una autoridad próxima a 1 en la válvula de tres vías.

Un bypass AB y una bomba primaria pueden proporcionar un caudal constante en laproducción y una autoridad próxima a 1 en la válvula de tres vías.

De hecho, el bypass actúa virtualmente como una unidad de producción, sinpérdida de carga, donde se alimenta y descarga la válvula de tres vías. En este caso,la autoridad de la válvula es la siguiente:

Dado que ∆pDBAF es pequeña, la autoridad de la válvula de control tendrá unvalor próximo a 1.

ts

qs

E

STAD-2

G

qp

HV

L

tr

STAD-1

B

A

C

D

qb

qg

tr

β' = ∆pV∆pDC

= ∆pV∆pV + ∆pG

β' =∆pV

∆pV + ∆pDBAE

48 49

APÉNDICE B

Autoridad de las válvulas de control de tres víasAPÉNDICE B

Autoridad de las válvulas de control de tres vías

B.2 Válvulas desviadorasCuando se utiliza como desviadora, una válvula de tres vías puede controlar un

circuito a caudal variable y a temperatura constante del agua, manteniendo elcaudal primario practicamente constante.

Montaje sobre un circuito de una válvula desviadora.

El caudal primario pasa a través de la puerta E o se bypasea a través de lapuerta L, siendo en principio constante. La válvula de equilibrado STAD-1 semonta sobre la tubería de caudal constante, limitándolo y creando una pérdida decarga constante.

Como la válvula de tres vías en un circuito de distribución se instala paramantener el caudal primario constante y evitar interactividades entre circuitos, eslógico tomar las precauciones para asegurar que este objetivo se cumple en todoinstante. Esto se consigue montando la válvula de equilibrado STAD-3 en el bypasspara crear una pérdida de carga equivalente a la de C, para el mismo caudal. Así, elcaudal primario se mantiene constante, tanto si la la puerta E o la L están total-mente abiertas, ya que la resistencia hidráulica en serie con estas puertas tiene elmismo valor.

La STAD-1 es la válvula de equilibrado más importante, la STAD-3 puedesuprimirse si ∆pC es inferior a 0.25 veces ∆H.

L

tr

qs

qbSTAD-3 C

∆H

STAD-1

V

E ts

qp

ts

tr

qs

qbSTAD-3 C

∆H

STAD-1V

tp

qp

tp

Circuito desviador mediante una válvula de tres vías mezcladora.

Esta es la razón por la que la función desviadora, con una válvula de tres víasmezcladora se logra colocándola en el retorno, como se muestra en la figura. Deesta manera se consigue la misma función, respetándose el sentido de circulacióndel agua en la válvula.

En ambos casos, la autoridad es la siguiente:

Para obtener una autoridad mínima de 0.5, la pérdida de carga en la válvula detres vías debe ser igual o mayor a la pérdida de carga en la unidad terminal C.

∆pV∆pV + ∆pCß' =

Nota:Las válvulas de tres vías se fabrican casi siempre para actuar como mezcladoras, esdecir, dos entradas y una salida. Su uso como desviadoras, una entrada y dossalidas, obligaría a una circulación de agua en dirección opuesta a la prevista. Paramuchas válvulas esta reversibilidad genera un incremento del nivel de ruidos y, aveces, un fenómeno de “picado”.

50 51

APÉNDICE CAjuste de la BPV para asegurar el caudal mínimo de la bomba

APÉNDICE DDefiniciones

En algunos casos, se instala la válvula BPV de descarga modulante, paraasegurar el caudal mínimo de protección de la bomba, como se muestra en lafigura.

Si este caudal mínimo es, por ejemplo, 10% del caudal de diseño, la pérdida decarga en la válvula de equilibrado STAD-2 será de sólo el 1% de la pérdida decarga para el caudal de diseño. Normalmente, este valor es demasiado bajo paraasegurar una medición precisa. En este caso, para medir un caudal tan pequeñoqsmín, debe aplicarse el siguiente método:

a) Determinar la posición de la STAD-2 para una pérdida de carga de 3 kPa alcaudal mínimo qsmín de la bomba, por ejemplo 10% del caudal de diseño. Paraello, utilizar el CBI o los ábacos TA.

b) Ajustar temporalmente la STAD-2 en la posición determinada y cerrar lasválvulas de control de dos vías.

c) Abrir lentamente la BPV hasta obtener en la STAD-2 el caudal mínimo qsmínde la bomba.

d) Reabrir la STAD-2 hasta la posición de preajuste (para el caudal de diseño).

Cuando las válvulas de control de las terminales se cierran y el caudal qsdisminuye por debajo del caudal mínimo especificado qsmín, la BPV se abre. LaBPV bypasea, entonces, el caudal qsmín mientras que el caudal qs en las válvulasde control de los terminales permanezca por debajo de qsmín.

Este método sólo puede aplicarse si la medida se realiza mediante orificiosvariables como los montados en las válvulas de equilibrado STAD.

tp

qb

qp

qs

tr

∆H

STAD-1 STAD-2

BPV

ts = tp

Altura manométrica: Presión diferencial generada por una bomba que, aplicada aun circuito, fuerza la circulación de agua o de cualquier otro fluido a su través.Normalmente, viene expresada en metros de columna líquida.

Automático: Cualquier elemento que ejecute operaciones específicas sinintervención humana.

Autoridad: Consultar Apéndice A para las válvulas de dos vías y el B para las detres vías.

Bucle de control: Lazo cerrado que incluyendo un sensor, un regulador, unactuador, una válvula de control, un terminal y un sistema a regular, permitemantener la variable física controlada en un valor fijado.

Característica de una válvula: Relación existente entre el caudal de agua a travésde una válvula y su grado de apertura, para una presión diferencial constanteaplicada a la misma. Tanto el caudal como la apertura, se expresan en tanto porciento de sus valores máximos.

Circuito: Cierto número de componentes hidráulicos que conectados por medio deuna tubería permiten la circulación contínua y cerrada de un fluido que, normal-mente, transporta energía.

Clima interior: El clima interior de un ambiente dado, se define por medio de unconjunto de variables físicas (temperatura ambiente, temperatura radiante desuperficie, velocidad del aire, humedad relativa) que combinadas proporcionan unasensación de confort o disconfort.

Compatibilidad: Dos circuitos son compatibles hidráulicamente si los caudales deagua en ambos, son tales, que permiten obtener las temperatura requeridas.

EQM: Característica isoporcentual modificada de una válvula que evita ladiscontinuidad de caudales en las proximidades de la posición de cierre.

Equilibrado: Proceso de medida y control realizado para ajustar los caudalesrequeridos en los circuitos hidráulicos.

Equilibrado Global: Concepto general concebido para optimizar la climatizacióninterior y basado en la aplicación de los principios de la Dinámica de Fluidos a lainstalación. Este concepto, consta de cinco puntos:1. Asegurar la compatibilidad entre la hidráulica y la control de la instalación.2. Seleccionar los reguladores adecuados y las válvulas de control de las

características correctas.3. Verificar que las válvulas de control trabajan en las condiciones idóneas de

trabajo.4. Obtener, en las unidades terminales y para las condiciones de diseño, los

caudales necesarios y, potencialmente,al menos, dichos caudales en otrosregímenes de carga.

5. Garantizar la compatibilidad de caudales en todas las interfases.

Inestabilidad: Un bucle de control es inestable si la variable a controlar oscilapermanentemente sin encontrar la posición de equilibrio. Exceptuando a cargasextremas (nula o máxima), un regulador Todo o Nada es esencialmente inestable.

52

APÉNDICE D

Definiciones

Interactividad: Dos circuitos son interactivos cuando la variación de caudal enuno de ellos modifica el caudal en el otro.

Interfase: Punto de encuentro de dos circuitos dónde, generalmente, se produce unintercambio energético. Generalmente, uno de los circuitos se denomina primario yel otro, secundario, transmitiéndose, en condiciones normales de operación, laenergía del circuito primario al secundario.

Pérdida de carga: Pérdida de presión determinada por la fricción de un fluidocuando circula por una tubería o por cualquier otro elemento.

Presión diferencial: Diferencia de presión medida entre dos puntos.

Presión total: Es la suma de la presión estática y dinámica en un puntoconsiderado.

Salto de temperatura: Diferencia de temperatura medida en un fluido, entre latubería de impulsión y la de retorno de un terminal o de una unidad de producción.Expresado de forma más general, es la diferencia de temperaturas entre dos puntosde la instalación.

Unidad terminal: Cualquier elemento que directa o indirectamente, transmite fríoo calor a un ambiente (radiador, batería de calor o de frío, etc.).

Valor de consigna: Valor, seleccionado por el usuario y que, aplicado al bucle decontrol, permite alcanzar un objetivo fijado. El controlador mantiene la variablefísica tan próxima como sea posible al valor de consigna, a pesar de las variacionesque puedan influir en el sistema controlado.

Valor de diseño: Una instalación se calcula bajo unas ciertas condiciones con unosvalores específicos para las variables a controlar (las condiciones exteriores y lastemperaturas de impulsión y retorno del agua). Estos valores, utilizados en elcálculo de la instalación, se denominan valores de diseño y se identifican con elsubíndice “c” (también, valores de cálculo o de proyecto).

Válvula de descarga: Válvula de descarga automática de presión que abreproporcionalmente al incremento de la presión sobre el valor de consigna. Disponede las siguientes funciones, que pueden obtenerse separada o conjuntamente: (1)estabilizar la presión diferencial en las válvulas de control, (2) asegurar el caudalmínimo de protección de la bomba y (3) limitar el salto de temperatura en tubería.

Equilibrado hidráulico de los bucles de control

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