REGULACIÓN DE LA PRESIÓN DIFERENCIALpresión diferencial. Esto mantiene la diferencia de presión...
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REGULACIÓN DE LA PRESIÓN DIFERENCIAL FOCUS TECNICO Los sistemas de climatización de caudal variable (especialmente los de tamaño medio-grande) funcionan, si no están equilibrados correctamente, con fuertes desequilibrios hidráulicos y térmicos resultado de caudales diferentes a los necesarios. En el pasado, la variación de las presiones diferenciales a lo largo del circuito de distribución, se mantenían bajo control con válvulas de bypass diferencial: en estos dispositivos, el obturador abre la vía de derivación solo cuando la presión diferencial excede la presión de calibración de la válvula. De esta forma se evita que surjan presiones diferenciales demasiado altas entre dos puntos de un circuito, pero sobre todo el caudal en el circuito principal se mantiene constante (necesario para que las calderas tradicionales y las bombas de velocidad fija funcionen correctamente). Con la introducción de bombas de velocidad variable, sin embargo, ya no es necesario mantener un caudal constante en circulación. Por lo tanto, se utilizan reguladores de presión diferencial que, manteniendo constante la presión diferencial entre dos puntos de un circuito, permiten mantener en circulación solo el caudal necesario. Mantiene constante, en el valor establecido, la diferencia de presión existente entre dos puntos de un circuito hidráulico, modulando el caudal. El caudal en la línea de distribución principal varía de acuerdo con la solicitud de los equipos terminales Mantiene constante, en el valor establecido, la diferencia de presión existente entre dos puntos de un circuito hidráulico, gracias a un by-pass entre la ida y el retorno. El caudal en la línea de distribución principal permanece constante. REGULACIÓN DE LA PRESIÓN DIFERENCIAL Regulador de presión diferencial Válvula de bypass diferencial Equilibrado parte 6
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REGULACIÓN DE LA PRESIÓN DIFERENCIAL
FOCUS TECNICO
Los sistemas de climatización de caudal variable (especialmente los de tamaño medio-grande) funcionan, si no están equilibrados correctamente, con fuertes desequilibrios hidráulicos y térmicos resultado de caudales diferentes a los necesarios. En el pasado, la variación de las presiones diferenciales a lo largo del circuito de distribución, se mantenían bajo control con válvulas de bypass diferencial: en estos dispositivos, el obturador abre la vía de derivación solo cuando la presión diferencial excede la presión de calibración de la válvula. De esta forma se evita que surjan presiones diferenciales demasiado altas entre dos puntos de un circuito, pero sobre todo el caudal en el circuito principal se mantiene constante (necesario para que las calderas tradicionales y las bombas de velocidad fija funcionen correctamente). Con la introducción de bombas de velocidad variable, sin embargo, ya no es necesario mantener un caudal constante en circulación. Por lo tanto, se utilizan reguladores de presión diferencial que, manteniendo constante la presión diferencial entre dos puntos de un circuito, permiten mantener en circulación solo el caudal necesario.
Mantiene constante, en el valor establecido, la diferencia de presión existente entre dos puntos de un circuito hidráulico, modulando el caudal.El caudal en la línea de distribución principal varía de acuerdo con la solicitud de los equipos terminales
Mantiene constante, en el valor establecido, la diferencia de presión existente entre dos puntos de un circuito hidráulico, gracias a un by-pass entre la ida y el retorno.El caudal en la línea de distribución principal permanece constante.
REGULACIÓN DE LA PRESIÓN DIFERENCIAL
Regulador de presión diferencial
Válvula de bypass diferencial
Equilibrado parte 6
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EL CIRCUITO SECUNDARIO
FUNCIONAMIENTO Y REGULACIÓN
Los circuitos secundarios conectados a un circuito primario a través de las líneas de distribución están sujetos a alturas manométricas distintas dependiendo de la forma del circuito de distribución.Dos circuitos idénticos calculados para tener un caudal nominal GNOM conectado a un circuito primario están, por lo tanto, sujetos a diferentes alturas manométricas (ΔH1 y ΔH2) que generan en sus circuitos respectivos caudales diferentes (G1 y G2) del nominal.
El equilibrado dinámico de un circuito secundario para el mantenimiento de ΔP constante consiste en introducir una válvula ΔP con una doble funcionalidad dentro de cada circuito en la línea de retorno:• mantener los circuitos independientes de las variaciones de carga del circuito primario y permitir a las válvulas
de regulación, dentro del circuito secundario, operar con autoridad.• en el caso de un circuito secundario formado por varias columnas en las cuales se insertan varias válvulas de
control, minimice la influencia entre ellas durante los transitorios de operación.De esta forma, no solo en condiciones estáticas, sino en cualquier situación de carga, cada circuito secundario se alimenta con el flujo nominal de diseño GNOM.
Instalación no equilibrada Instalación equilibrada con regulador ΔP
Los reguladores ΔP se usan para mantener constante la diferencia de presión entre dos puntos de un circuito. Para este fin, combinan la acción de una membrana de equilibrio y un resorte que actúa como un contraste.
La membrana es impulsada por la diferencia de presión entre la cámara de alta presión (rojo) y la cámara de baja presión (azul).En estado estacionario (es decir, con presiones diferenciales constantes), el diafragma (en función de las resistencias que existen en las 2 cámaras) hace que el obturador conectado a él se posicione, de forma a garantizar el ΔP solicitado en el manipulo de calibración. Si la presión entre las 2 cámaras sufre variaciones (causadas, por ejemplo, por la apertura y cierre de las válvulas termostáticas), la membrana, debido a las nuevas condiciones, se extiende o se contrae y actúa sobre el obturador conectado a ella, variando automaticamente el valor Kv de la válvula para restablecer la calibración ΔP.Los reguladores ΔP deben instalarse en las tuberías de retorno, ya que la cámara de baja presión es directamente suministrada por el fluido que pasa a través de ella.
Manipulo con escala de regulación de la presión diferencial para eligir directamente la regulación de la válvula
ΔPNOM
GNOM GNOM
ΔPNOM
ΔH1 ΔH2
ΔP cost
mbar250
300350
400450 500550 600
G1 G2
ΔH1 ΔH2
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Los elementos que componen un circuito con control de flujo son esencialmente: líneas de distribución caracterizadas por pérdidas distribuidas y localizadas, una válvula de control y el serpentin del equipo terminal.Para ilustrar la situación, se introduce un ejemplo numérico. Entre los puntos A y B del circuito bajo prueba, en el caudal de proyecto GNOM de 300 l / h, la caída de presión nominal ΔP es igual a 10 kPa.
Para garantizar el caudal nominal, la válvula se autoajusta para tener un valor de Kv igual a:
Si a los extremos del circuito hay una altura manométrica H de 20 kPa, para tener un flujo constante y controlable dentro del circuito, se debe insertar un regulador de presión diferencial. Esto mantiene la diferencia de presión entre los puntos A y B del circuito a controlar a 10 kPa y absorbe el exceso de presión diferencialdisponible aguas arriba. Por lo tanto, el regulador debe calibrarse a un valor de 10 kPa. El valor de diseño se puede arreglar directamente a través del manipulo deregulación a 100 mbar (10 kPa).Como la altura manométrica disponible aguas arriba del circuito (HC) es igual a 20 kPa y las pérdidas distribuidas aguas arriba del regulador (ΔP C+D) igual a 2 kPa, la pérdida de presión generada por el regulador de presión diferencial (ΔP) debe ser igual a:
CIRCUITO EQUILIBRADOCondiciones iniciales
2 2
6
28
A
A
B
B
1 6,5
2,5
19
30
20
10
0
30
20
10
0
30
20
25
10
0
30
20
25
10
0
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
A
B
2 2
6
213
A
B
1
114
2,5
6,5
HC
HC
[kPa]
[kPa]
[kPa]
BILANCIAMENTO CON REGOLATORE DI PRESSIONE DIFFERENZIALE
20 kPa
20 kPa
300 l/h
200 l/h
ΔPVB
HC
ΔPVR ΔPT
Caso 1: condizioni iniziale
Caso 2: varia la portata - prevalenza costante
Caso 3: portata costante - aumenta la prevalenza
Caso 4: portata varia- aumenta la prevalenza
ΔPVB
HC=
25 k
PaH
C=25
ΔPVR ΔPT
ΔPVBΔPVR ΔPT
ΔPVBΔPVR ΔPT
10
10
25 kPa 300 l/h10
25 200 l/h10
HC=
20 k
PaH
C=20
kPa
10
1010
10
1010
Kv = 1,06
Kv = 0,67
Kv = 0,53
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
2 2
6
28
A
A
B
B
1 6,5
2,5
19
30
20
10
0
30
20
10
0
30
20
25
10
0
30
20
25
10
0
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
A
B
2 2
6
213
A
B
1
114
2,5
6,5
HC
HC
[kPa]
[kPa]
[kPa]
BILANCIAMENTO CON REGOLATORE DI PRESSIONE DIFFERENZIALE
20 kPa
20 kPa
300 l/h
200 l/h
ΔPVB
HC
ΔPVR ΔPT
Caso 1: condizioni iniziale
Caso 2: varia la portata - prevalenza costante
Caso 3: portata costante - aumenta la prevalenza
Caso 4: portata varia- aumenta la prevalenza
ΔPVB
HC=
25 k
PaH
C=25
ΔPVR ΔPT
ΔPVBΔPVR ΔPT
ΔPVBΔPVR ΔPT
10
10
25 kPa 300 l/h10
25 200 l/h10
HC=
20 k
PaH
C=20
kPa
10
1010
10
1010
Kv = 1,06
Kv = 0,67
Kv = 0,53
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPΔP = HC - ΔPNOM - ΔPC+D ΔPΔP = 20 - 10 - 2 = 8 kPa
Kv = 0,01 ⋅
= 0,01 ⋅
= 1,06 m3/h
G √ ΔP
ΔP
300 √ 8
Gráfico de pérdida de carga Curva de funcionamiento del circuito
-
CIRCUITO EQUILIBRADORegulación del caudal en el circuito secundario
2 2
6
28
A
A
B
B
1 6,5
2,5
19
30
20
10
0
30
20
10
0
30
20
25
10
0
30
20
25
10
0
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
A
B
2 2
6
213
A
B
1
114
2,5
6,5
HC
HC
[kPa]
[kPa]
[kPa]
BILANCIAMENTO CON REGOLATORE DI PRESSIONE DIFFERENZIALE
20 kPa
20 kPa
300 l/h
200 l/h
ΔPVB
HC
ΔPVR ΔPT
Caso 1: condizioni iniziale
Caso 2: varia la portata - prevalenza costante
Caso 3: portata costante - aumenta la prevalenza
Caso 4: portata varia- aumenta la prevalenza
ΔPVB
HC=
25 k
PaH
C=25
ΔPVR ΔPT
ΔPVBΔPVR ΔPT
ΔPVBΔPVR ΔPT
10
10
25 kPa 300 l/h10
25 200 l/h10
HC=
20 k
PaH
C=20
kPa
10
1010
10
1010
Kv = 1,06
Kv = 0,67
Kv = 0,53
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
2 2
6
28
A
A
B
B
1 6,5
2,5
19
30
20
10
0
30
20
10
0
30
20
25
10
0
30
20
25
10
0
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
A
B
2 2
6
213
A
B
1
114
2,5
6,5
HC
HC
[kPa]
[kPa]
[kPa]
BILANCIAMENTO CON REGOLATORE DI PRESSIONE DIFFERENZIALE
20 kPa
20 kPa
300 l/h
200 l/h
ΔPVB
HC
ΔPVR ΔPT
Caso 1: condizioni iniziale
Caso 2: varia la portata - prevalenza costante
Caso 3: portata costante - aumenta la prevalenza
Caso 4: portata varia- aumenta la prevalenza
ΔPVB
HC=
25 k
PaH
C=25
ΔPVR ΔPT
ΔPVBΔPVR ΔPT
ΔPVBΔPVR ΔPT
10
10
25 kPa 300 l/h10
25 200 l/h10
HC=
20 k
PaH
C=20
kPa
10
1010
10
1010
Kv = 1,06
Kv = 0,67
Kv = 0,53
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
Con una altura manometrica constante en la base del circuito igual a 20 kPa, si por razones de regulación es necesario tener una disminución en el caudal de 300 a 200 l/h, la válvula de regulación debe aumentar su pérdida de carga que pasará de 2 a 6.5 kPa.El regulador mantendrá la presión diferencial constante en los extremos del circuito, compensando las pérdidas más bajas distribuidas y del sistema de emisión, llevando así su pérdida de carga de 8 a 9 kPa. En esta situación, el obturador de la válvula tendrá que estrangular su paso para disminuir el Kv de un valor inicial igual a 1.06 a un valor de:
El nuevo valor de Kv es mucho menor porque la válvula ha aumentado su caída de presión de 8 a 9 kPa pero en una condición de caudal reducido de 300 a 200 l / h; para adaptarse a la nueva condición de trabajo, el obturador se coloca más cerca del asiento
Kv = 0,01 ⋅
= 0,01 ⋅
= 0,67 m3/h
G √ ΔPVB
200 √ 9
ΔP co
st
Gráfico de pérdida de carga Curva de funcionamiento del circuito
-
CIRCUITO EQUILIBRADO Aumento de la altura manometrica en el circuito primário
2 2
6
28
A
A
B
B
1 6,5
2,5
19
30
20
10
0
30
20
10
0
30
20
25
10
0
30
20
25
10
0
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
A
B
2 2
6
213
A
B
1
114
2,5
6,5
HC
HC
[kPa]
[kPa]
[kPa]
BILANCIAMENTO CON REGOLATORE DI PRESSIONE DIFFERENZIALE
20 kPa
20 kPa
300 l/h
200 l/h
ΔPVB
HC
ΔPVR ΔPT
Caso 1: condizioni iniziale
Caso 2: varia la portata - prevalenza costante
Caso 3: portata costante - aumenta la prevalenza
Caso 4: portata varia- aumenta la prevalenza
ΔPVB
HC=
25 k
PaH
C=25
ΔPVR ΔPT
ΔPVBΔPVR ΔPT
ΔPVBΔPVR ΔPT
10
10
25 kPa 300 l/h10
25 200 l/h10
HC=
20 k
PaH
C=20
kPa
10
1010
10
1010
Kv = 1,06
Kv = 0,67
Kv = 0,53
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
2 2
6
28
A
A
B
B
1 6,5
2,5
19
30
20
10
0
30
20
10
0
30
20
25
10
0
30
20
25
10
0
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
0 300 400 Q [l/h]
H [kPa]
200100
A
B
2 2
6
213
A
B
1
114
2,5
6,5
HC
HC
[kPa]
[kPa]
[kPa]
BILANCIAMENTO CON REGOLATORE DI PRESSIONE DIFFERENZIALE
20 kPa
20 kPa
300 l/h
200 l/h
ΔPVB
HC
ΔPVR ΔPT
Caso 1: condizioni iniziale
Caso 2: varia la portata - prevalenza costante
Caso 3: portata costante - aumenta la prevalenza
Caso 4: portata varia- aumenta la prevalenza
ΔPVB
HC=
25 k
PaH
C=25
ΔPVR ΔPT
ΔPVBΔPVR ΔPT
ΔPVBΔPVR ΔPT
10
10
25 kPa 300 l/h10
25 200 l/h10
HC=
20 k
PaH
C=20
kPa
10
1010
10
1010
Kv = 1,06
Kv = 0,67
Kv = 0,53
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
ΔPC+D ΔPC+D
Siguiendo el caso anterior, si el circuito secundario con un caudal ajustado de 200 l/h experimentó un aumento en la altura manometrica de 20 a 25 kPa, este aumento sería completamente absorbido por el regulador ΔP.De hecho, manteniendo un diferencial a través del circuito controlado de 10 kPa, el flujo permanece sin cambios.Para lograr este efecto, el regulador debe generar una caída de presión de 14 kPa, en esta situación el obturador de la válvula deberá reducir su paso para cambiar el Kv de un valor de 0.67 a un valor de: Kv = 0,01 ⋅
= 0,01 ⋅
= 0,53 m3/h
G √ ΔPVB
200 √ 14
El uso de las válvulas de regulación de presión diferencial se indica en circuitos que prevén condiciones de funcionamiento “dinámicas”, es decir, sujetas a variaciones de carga (arranque/paro/modulación) que producen fluctuaciones continuas en la presión diferencial que actúa sobre los circuitos.Un ejemplo típico está representado por sistemas de columna ascendente con válvulas termostáticas.
Gráfico de pérdida de carga Curva de funcionamiento del circuito08
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