Válvulas y sus beneficios

Un instructivo artículo relacionado con las Válvulas de Control Independientes de Presión y sus beneficios en el Sistema de HVAC.

por Danfoss

En sistemas de HVAC es importante garantizar que todos los serpentines que se encuentran en el sistema puedan recibir el flujo de diseño y garantizar el confort térmico para los ocupantes. Esta sensación térmica tiene un impacto tan importante, como un buen diseño, pues define el que la persona desee volver, pueda trabajar de manera confortable y eficiente y los costos de operación sean los más óptimos.(Fig. 1).

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El desbalance es causado de manera natural por la caída de presión que se tiene en la tubería y en los elementos intrínsecos del sistema. Por tal motivo se utilizan las válvulas de balance manual y así poder garantizar el caudal a cada serpentín y las válvulas de control para mantener la temperatura del cuarto. (fig. 2 y fig. 3).

 

Durante la operación normal del sistema HVAC hay variables que entran en juego e influencias la forma en que van a operar los equipos (temperatura exterior, número de personas ocupando áreas, equipo eléctrico encendido, luminaria etc) y por tal motivo los elementos operan a cargas parciales y es aquí donde los variadores de velocidad juegan un papel crucial para operar las bombas y los ventiladores, suministrando la energía requerida en ese momento.

Siguiendo con la idea del sistema de agua helada, los variadores de las bombas están directamente ligados al balanceo del sistema y su correcta operación estará determinada por la apertura y cierre de las válvulas de control.

Siguiendo el esquema tradicional de diseño de válvulas de control de 2 vías y válvulas de balance manual se empiezan a tener los problemas típicos, como sobre flujo en serpentines causando un bajo dT en el chiller, bajo flujo en los serpentines más alejados, mala operación del sistema de bombeo y requiriendo prender bombas adicionales de manera innecesaria. Esto genera insatisfacción de los ocupantes y altos costos de energía y mantenimiento. (fig. 4)

El sobre flujo es un tema que es muy importante cuidar, debido a que la eficiencia de los mismos se ve mermada y como se puede ver en la gráfica (fig. 5) el dT del chiller se ve enormemente afectado y la operación de las bombas (%flujo) se vuelve en un costo muy alto en energía.

La causa se debe a que los cambios de presión son constantes y las válvulas tradicionales se seleccionan tomando en consideración únicamente una caída de presión, al tener un sistema dinámico ya no operan de manera óptima. 

Para evitar esto hay una solución muy simple y con la cual podemos sustituir esas 2 válvulas por 1 sola, es aquí donde las Válvulas de Balance y Control Independientes de Presión (PIBCV) juegan un papel crucial en los diseños y operación del sistema de HVAC. Estas válvulas tienen la característica de que en un mismo cuerpo se encuentra un limitador de caudal, un controlador de presión diferencial y el control se lleva a cabo por medio de un actuador. (fig. 6)

El control de presión diferencial juega el papel más determinante en la operación de la PIBCV, éste consiste en un diafragma, que con los cambios de presión  generados con la apertura y cierre de las válvulas, me mantiene un caudal constante. Esto ayuda mucho a que los actuadores operen únicamente por las variaciones de temperatura de las áreas y aumente la vida útil de los mismos. (se reducen los ciclos de operación).

Siguiendo las tendencias del mercado y el internet de las cosas, se cuentan actualmente con elementos de control (actuadores que nos permiten tener comunicación al BMS de manera constante permitiéndonos tener monitoreado la posición en la que se encuentra la válvula, cuál es el caudal se está suministrando, temperatura de inyección y retorno del serpentín, consumos, etc. (fig. 7)

No solo nos permitirá tener toda la información en el momento y poder tomar decisiones de manera oportuna, también permite reducir costos de instalación y configuración. Debido a que a través del BMS se puede hacer el ajuste de caudal de las válvulas. No será necesario hacerlo en el comisionamieto y baja de gran medida los costos de instalación, hacer modificación durante la operación sin tener que accesar el techo. 

En conclusión, en todo sistema en donde se van a utilizar bombas de velocidad variable la mejor opción siempre será instalar Válvulas de Balance y Control Independientes de Presión debido a que su selección es sencilla, los equipos operanrán conforme a la demanda requerida, ayudan a eficientar el dT de los chillers, mejoran la operación de las bombas y reducen los costos de operación durante la vida útil.

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