EQUILIBRADO HIDRÁULICO CON CONTROLADORES DE …

1 4 Por qu y cu ndo las instalaciones de HVAC de caudal variable necesitan control de presi n HIDR ULICO CON CONTROLADORES DE PRESI N DIFERENCIAL TA-Handbok 4 (ES) 03-05-20 Sida 1 Hydronic balancing with differential pressure controllers ( EQUILIBRADO hidr ulico con CONTROLADORES de presi ndiferencial), cuarto manual de la serie de publicaciones sobre dise o y EQUILIBRADO hidr ulicos de TA. El primer manualtrata de los bucles de control de EQUILIBRADO , el segundo explica los sistema de distribuci n de EQUILIBRADO y el tercerose ocupa de los sistemas de radiadores de publicaci n va destinada a un p blico internacional. Puesto que el uso del idioma y la terminolog a difiere encada pa s, puede encontrar que algunos t rminos y s mbolos no son los que Vd. utiliza. Esperamos que esto no lecause demasiadas por Robert Petitjean. Nuestro agradecimiento a los expertos en EQUILIBRADO hidr ulico de TA: Bjarne Andreassen,Eric Bernadou, Jean-Christophe Carette, Bo G Eriksson y Peter Rees por su valiosa contribuci n: Sandberg Trygg AB, Suecia.

2 3 edici n Copyright 2002 por Tour & Andersson AB, Ljung, Suecia. Reservados todos los derechos. Queda prohibida la repro-ducci n de cualquier parte de este libro de cualquier forma o por cualquier medio sin el permiso por escrito de Tour& Andersson AB. Impreso en Suecia, mayo City Office Park, InglaterraTA-Handbok 4 (ES) 03-05-20 Sida 2 Contenido1- Introducci n .. 52- Diferentes sistemas de distribuci n: ventajas e inconvenientes .. variable .. constante ..73- Razones para utilizar CONTROLADORES de presi n n del control proporcional preciso y bucle de Elementos de un bucle de Control Caracter stica de la v lvula de Autoridad de la v lvula de Dimensionado de una v lvula de control de dos v de un sistema de distribuci n a caudal variable, ejemplo de instalaci Instalaci n en condiciones de dise Qu ocurre cuando la v lvula de control del terminal A se cierra? Caudal medio total del 50% (80% de la carga de dise o) Utilizaci n de bombas de velocidad Utilizaci n de CONTROLADORES locales de Comparaci n de resultados y n al m nimo el ruido de las v lvulas de control.

3 Tipos de Qu se puede hacer? , puesta en marcha y mantenimiento m s del control de presi n diferencial y 344- Aplicaciones de la STAP .. acondicionado .. STAP en cada STAP en cada STAP en cada v lvula de controlEQUILIBRADO HIDR ULICO CON CONTROLADORES DE PRESI N DIFERENCIAL 3TA-Handbok 4 (ES) 03-05-20 Sida n por radiadores .. lvulas de radiador lvulas de radiador no como controlador de caudal .. 525- Ap ndices .. y respuestas .. Por qu equilibrar hidr ulicamente? Cu les son los costes del inconfort? Est equilibrada autom ticamente una instalaci n bien dise ada? Es suficiente una bomba de velocidad variable para obtener los caudales de dise o correctos? Est equilibrada autom ticamente la instalaci n si las v lvulas de control de dos v as est nbien dimensionadas? Aumentan los dispositivos de EQUILIBRADO los costes de bombeo? m nimo en un sistema de distribuci n a caudal variable .. m todos de control de una bomba de velocidad variable.

4 Costes de bombeo comparados con los costes del inconfort .. 62 EQUILIBRADO HIDR ULICO CON CONTROLADORES DE PRESI N DIFERENCIAL 4TA-Handbok 4 (ES) 03-05-20 Sida 45 EQUILIBRADO HIDR ULICO CON CONTROLADORES DE PRESI N DIFERENCIAL 1. Introducci nEn teor a, las instalaciones de HVAC modernas pueden responder a las necesidades de climade interiores m s exigentes con unos costes operativos bajos. En la pr ctica, sin embargo,ni siquiera los CONTROLADORES m s sofisticados cumplen las expectativas. En consecuencia,el confort es menor y los costes operativos son m s altos de lo previsto. Esto se debe con frecuencia a que el dise o mec nico de la instalaci n de HVAC infringeuna o varias de las tres condiciones siguientes:1. El caudal de dise o debe estar disponible para todos los terminales cuando sea La presi n diferencial sobre las v lvulas de control no debe mostrar grandes Los caudales deben ser compatibles en todos las interfases del sistema. La segunda condici n concierne principalmente a los sistemas de distribuci n de caudalvariable.

5 En muchos, la presi n diferencial sobre las v lvulas de control es variable. Loscircuitos tambi n son interactivos hidr ulicamente. La existencia de variaciones grandes enla presi n diferencial puede ser la causa de un control modulante inestable. Puesto que loscircuitos son interactivos, las perturbaciones en una parte del edificio se propagar n a lasdem permitir el control preciso y estable de los sistemas de caudal variable, a menudoes necesario estabilizar la presi n diferencial. La mejor forma de hacerlo es mediante el usode v lvulas de control de presi n diferencial. stas mantienen las variaciones de presi ndiferencial dentro de l mites razonables y adem s hacen que los circuitos sean indepen-dientes unos de v lvulas de control de presi n diferencial tienen las ventajas siguientes:1. Permiten un control modulante preciso y Reducen al m nimo el ruido producido por las v lvulas de control (todo/nada o modulante).3. Simplifican el EQUILIBRADO y la puesta en este manual se explica con m s detalle por qu es importante utilizar control de presi ndiferencial en las instalaciones de HVAC de caudal variable.

6 Proporciona adem s m todospara equilibrar dichas 4 (ES) 03-05-20 Sida 562. Diferentes sistemas de distribuci nEn las instalaciones de HVAC, la distribuci n de agua se puede realizar mediante caudalconstante o variable. Cada tipo de distribuci n tiene ventajas y Caudal variable En los sistemas de distribuci n a caudal variable, el control se consigue principalmentemediante v lvulas de control de dos v Los costes de bombeo dependen del producto de la altura de bomba por el caudal de m s reducen el caudal las v lvulas de control, m s energ a se ahorra. Esto esespecialmente interesante en refrigeraci n, donde los costes de bombeo de distribuci n,con un caudal constante, representan entre el 6 y el 12% (secci n ) del consumo mediode energ a de las enfriadoras. La instalaci n se puede dise ar con un factor de simultaneidad. ste podr a ser el motivoprincipal de la conversi n de la distribuci n de caudal constante a variable, puesto quepermite una expansi n de la instalaci n mediante el uso de las mismas tuber as.

7 Dado que la plena carga es infrecuente, las tuber as se pueden dise ar con p rdidas decarga superiores, lo que reduce los costes de las inversiones. Los caudales de producci n y distribuci n son compatibles, lo que asegura una tempera-tura del agua de impulsi n constante en cualquier r gimen de carga. Esto es importanteen las instalaciones de refrigeraci n esencialmente para la deshumidificaci n. La temperatura del agua de retorno se puede reducir al m nimo en calefacci n y aumentaral m ximo en refrigeraci n. Esto es importante en la calefacci n de distrito, cuando seutilizan calderas de condensaci HIDR ULICO CON CONTROLADORES DE PRESI N DIFERENCIAL Figura Ejemplos de sistemas de distribuci n a caudal variable. HC HCCTA-Handbok 4 (ES) 03-05-20 Sida 6 Inconvenientes Las presiones diferenciales sobre los circuitos son esencialmente variables. Esto afecta a laautoridad de la v lvula de control y a la estabilidad de los bucles de control que funcionanen modo proporcional, o PI/PID.

8 El dimensionado de una v lvula de dos v as no es f cil, puesto que depende de la Hdisponible para el circuito. Este valor por lo general se desconoce y es esencialmentevariable. Los circuitos son interactivos. Cuando se cierra una v lvula de control, la presi n dife-rencial sobre otros circuitos aumenta. Las v lvulas de control correspondientes se debencerrar para compensar. Si uno o varios bucles son inestables, los problemas de control sepueden extender a todos. Con una carga normal del 50%, el caudal se reduce al 20% y las presiones diferencialesdisponibles en todos los circuitos aumentan considerablemente, con lo que se reduce deforma significativa la autoridad de las v lvulas de control, con el consiguiente riesgo deinestabilidad. Es exigido un caudal m nimo para proteger la bomba, lo que hace necesarias solucionesespec DIFERENTES sistemas DE DISTRIBUCI Caudal constanteFigura Ejemplos de distribuci n a caudal HBPV HCC HBPVCC HCTA-Handbok 4 (ES) 03-05-20 Sida 78 EQUILIBRADO HIDR ULICO CON CONTROLADORES DE PRESI N DIFERENCIAL Ventajas La altura de la bomba es constante, las p rdidas de carga en las tuber as de distribuci ntambi n lo son y los circuitos no resultan interactivos.

9 En consecuencia, cada circuitorecibe una presi n diferencial constante y las condiciones de funcionamiento se man-tienen en todas las cargas, lo que es beneficioso para los bucles de control. El dimensionado de las v lvulas de control es f cil. Para una v lvula de tres v as en uncircuito de derivaci n se basa en la misma p rdida de carga que para la unidad de terminal,en condici n de dise o. Esta p rdida de carga suele ser bien conocida. La autoridad de lav lvula de control es constante y, en algunos casos, puede estar cerca de 1. La temperatura del agua de impulsi n es m s uniforme para toda la instalaci Los costes de bombeo no disminuyen con la carga. El dise o de todo el sistema de distribuci n debe tener en cuenta que todos los terminalesfuncionan al m ximo caudal constantemente. No es posible dise ar la instalaci n con unfactor de simultaneidad. La temperatura del agua de retorno no se reduce al m nimo en calefacci n ni aumentaal m ximo en refrigeraci n. Las compa as de calefacci n/refrigeraci n de distrito noaprecian este hecho.

10 En calefacci n, una temperatura del agua de retorno m s alta no esadecuada para las calderas de condensaci n, ni en sistemas de cogeneraci n. Cuando hay varias unidades de producci n funcionando en secuencia, los caudales deproducci n y distribuci n no son compatibles a cargas parciales. Esta diferencia generaun punto de mezcla y la temperatura del agua de impulsi n no se puede mantener con-stante, lo que causa problemas en los sistemas de refrigeraci elecci n entre un sistema de distribuci n a caudal constante o variable depende deluso que se d a la instalaci n y de la importancia asociada a las ventajas y desventajasespec 4 (ES) 03-05-20 Sida 893. RAZONES PARA UTILIZAR CONTROLADORES DE PRESI N DIFERENCIAL3. Razones para utilizar controladoresde presi n Comprobaci n del control proporcional preciso y EL BUCLE DE Elementos de un bucle de controlEn las instalaciones de calefacci n y aire acondicionado, los bucles de control modifican unatemperatura o un caudal con el fin de influir sobre el sistema en el que se quiere controlar unpar metro f sico (por ejemplo, la temperatura).