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CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y VÁLVULAS

Tecnologías del Control

Reedición digital 1.0M20013ES21.02.2003

Siemens Building TechnologiesHVAC Products

Siemens Building Technologies Técnica de la Regulación M20011ESHVAC Products 24.04.2001

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Contenidos

Introducción 5

1. Identificación de circuitos 51.1 Circuito con variación de caudal .......................................................................51.2 Circuito By-pass .........................................................................................51.3 Circuito de mezcla con válvula de 4-vías .........................................................51.4 Circuito de mezcla con válvula de 3-vías .........................................................51.5 Circuito de mezcla con bomba de caldera .......................................................61.6 Circuito de inyección ........................................................................................61.7 Válvulas para cambiadores y otros circuitos de calefacción a distancia .........6

2. Terminología 72.1 Presión nominal PN ..........................................................................................72.2 Valor nominal ∆pv100 (válvula) .................................................................72.3 Valor nominal ∆pvmáx (válvula + actuador) ....................................................72.4 Presión diferencial de cierre ∆ps ....................................................................82.5 Valor Kvs (m3/h) ..............................................................................................82.6 Valor Kvr (m3/h) ................................................................................................8

3. Diagrama para la determinación del coeficiente KVS para agua 9

4. Diagrama para la determinación del coeficiente KVS para vapor 105. Tabla de vapor de agua 11

6. Principios fundamentales 12

7. Instalaciones de calefacción. Selección de circuitos 23

8. Directrices de funcionamiento y de utilización 35

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Dimensionado de válvulas ycircuitos hidráulicosRecomendaciones para circuitos hidráulicos en sistemas de calefacción,ventilación y aire acondicionado

1. Identificación de Circuitos

1.1 Circuito con variación de caudalLa válvula de regulación será seleccionada con una caídade presión ∆pv100 aproximadamente igual a la perdidade carga del circuito al que sirve (determinada para elcaudal nominal). Usado principalmente con bombas decaudal variable.

1.2 Circuito By-passVálvulas de asiento (las de sector no debenrecomendarse), para el control de circuitos decalefacción. La caída de presión ∆pv100 recomendadapara la válvula, podrá situarse entre 1 y 2 veces lapérdida de carga del circuito a que sirve a caudalnominal. La válvula de equilibrado Dr, es necesaria paraajustar el caudal nominal en cada uno de los circuitosindividuales. Caudal constante en circuito primario.

1.3 Circuito de mezcla con válvula de 4 - víasLa válvula puede seleccionarse del mismo tamaño que latubería. Cuidar que la válvula de mezcla esté montadacomo mínimo a la misma altura que la salida (impulsión)de la caldera y que la pérdida de carga de la misma seabaja. Circuitos de calefacción solamente.

1.4 Circuito de mezcla con válvula de 3 – víasLa válvula debe elegirse preferiblemente para unapérdida de carga ∆pv100 similar a la del circuito decaudal variable (caldera + bypass A-B). Las válvulas desector pueden ser usadas sólo con agua caliente si ladiferencia de presión entre A y B no sobrepasa los 8 kPa(0,8 m.c.a.), de no respetarse, podrían surgir problemasde calentamiento del circuito por la fuga de la válvula).

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1.5 Circuito de mezcla con bomba de calderaCircuito típico para válvulas de sector, si la presión estáticano es superior a la presión de operación de estas válvulas.El tamaño nominal de la válvula puede ser el mismo que elde la tubería o preferiblemente un tamaño menor. Lo másimportante es el correcto dimensionamiento del by-passentre A y B, para asegurar que el flujo a través de la calderapermanezca constante y que la presión diferencial entre Ay B es pequeña para todas las condiciones de carga. Laválvula manual AS está abierta durante la operación normal.Debe cerrarse sólo en el caso de fallo de la bomba decaldera. Se dimensiona mediante la fórmula:

DN (en mm) ≅ 19 √ capacidad bomba caldera en m3/h

1.6 Circuito de inyecciónEste circuito se utiliza cuando quiere garantizarse un caudalconstante, tanto en el lado del usuario (secundario) comoen el lado del productor (primario). Cada circuito debellevar, en consecuencia, su propia bomba. Este sistemaexige disponer en cada uno de los circuitos (primario ysecundario) sendas válvulas de ajuste de caudal según elsalto térmico previsto. Cuando estos circuitos se utilizanpara calefacción pueden seleccionarse también las válvulasde sector.

1.7 Válvulas para cambiadores y otros circuitos decalefacción a distancia

Deben utilizarse válvulas de asiento de la máximaestanqueidad. La pérdida de carga ∆pv100 a través de laválvula debería ser aproximadamente 30 … 60 % de lapresión diferencial total entre conexiones del primario. Debegarantizarse que la válvula pueda cerrar contra la presióndiferencial máxima posible (muelle de cierre de emergenciadel actuador) cuando trabajamos con agua sobrecalentadao vapor de agua.


2. Terminología

2.1 Presión nominal PNLa presión nominal PN es la máxima presión a la cual está permitido someter a una válvula; para temperatura del mediohasta 120 ºC, esta presión es válida. Para mayores temperaturas, la presión máxima baja progresivamente.

Presiones de operación máxima segúntemperatura del medio PN Material

Hasta120 ºC

Sobre 120 ºCHasta 200 ºC

Sobre 200 ºCHasta 250 ºC

2,5 CI-20CB-38 2,5 2 1,5

6 CI-20CB-38 6 5 4,5

10CI-20CB-38CS-45

10 8 7

CI-20CB-38CS-45

16 13 1116

CS-C25 16 14 13CB-38CS-45,5 25 20 1825CS-C25 25 22 20CS-45,5 40 32 28

La presión de operación de una válvulavaría según la temperatura del medio y eltipo de material del cuerpo de válvula.Las variaciones están reflejadas en latabla siguiente:

40CS-C25 40 35 32

2.2 Valor nominal ∆∆∆∆pv100 (válvula)∆pv100 es la máxima caída de presión permitidaa través de la válvula totalmente abierta. Ellodepende del diseño de la válvula, tomando encuenta los fenómenos de erosión, cavitación yruido. La consideración de este ∆pv100, según eltipo de válvula, se representa según se indica ala derecha

2.3 Valor nominal ∆∆∆∆pmáx (válvula + actuador)∆pmáx es la máxima presión diferencial permisible a través de la válvula a la cual el correspondiente actuadorpuede mover la válvula sobre todo su recorrido.- Para válvulas de 2 vías, esta presión diferencialcorresponde a la presión diferencial total delcircuito

- Para válvulas de 3 vías, esta presión diferencialcorresponde a la diferencia de presión entre la víacerrada de la válvula y las 2 vías abiertas

∆∆∆∆pmáx ∆∆∆∆pmáx

M M

Válvula diversora/repartidora Válvula mezcladora


2.4 Presión diferencial de cierre ∆∆∆∆ps∆ps es la presión diferencial a la cual el actuador o su muelle de cierre de seguridad pueden aún cerrar la válvula.Esto es válido solamente para válvulas de 2 vías y tiene gran importancia como valor de seguridad, principalmenteen intercambiadores de vapor de agua o agua sobrecalentada.

2.5 Valor Kvs (m3/h)El valor Kvs representa el valor del caudal nominal para un determinado diámetro nominal de válvula. Indica lacantidad de agua (entre 5 y 30 ºC) que pasa a través de una válvula totalmente abierta produciendo una pérdidade carga de 1 Kp/cm2 (100 kPa).

2.6 Valor Kvr (m3/h)El valor Kvr representa la cantidad de agua (entre 5 y 30 ºC) que pasa a través de la válvula en su punto mínimode regulación, produciendo una pérdida de carga de 1 Kp/cm2 (100 kPa)


Caud

al d

e ag

ua V

en

l/min

.

Caud

al d

e ag

ua V

en

m3 /

h

Pérdida de carga ∆∆∆∆pv en bar

Pérdida de carga ∆∆∆∆pv en

Ejemplo ilustrado: V = 3,7 m3/h, ∆pv = 2,6 kPaResultado: Kvs = 23 m3/h 100 kPa = 1 bar = 1000 mbar ≅ ≅ ≅ ≅ 100 mWG = 1 kp/cm2

3. Diagrama para la determinación del coeficiente KVS para agua


4. Diagrama para la determinación del coeficiente KVS para vapor


Tabla de vapor de agua (estado de saturación)

Temperatura

(t)

ºC

Volumenespecífico del

agua (v‘)dm3/kg

Volumenespecífico del

vapor (v‘‘)kg/m3

Densidad delvapor (ρ‘‘)

kg/m3

Entalpía delvapor (h‘‘)

kJ/kg

Calor devaporización

(r)kJ/kg

Entalpía delagua (h‘)

kJ/kg

Presión absoluta

(p) (p)

kPa bar

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6. Principios fundamentales

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7. Instalaciones de calefacción. Selección de circuitos

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8. Directrices de dimensionamiento y de utilización

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