Válvulas de control


Válvulas de control en sistemas hidráulicos
Miércoles 17 de Abril de 2013 16:08



En esta oportunidad veremos cómo funcionan las válvulas de control por medio de un modelado para obtener ahorros significativos en los sistemas hidráulicos de aire acondicionado.

por Julio Londoño*

Debido al crecimiento de los proyectos LEED, que pone mucho énfasis en el modelado del perfil de consumode energía del edificio como componente clave para demostrar los ahorros, y el seguimiento que se le debe dar a los edificios durante su operación; se han empezado a ver algunas diferencias entre lo calculado en los modelos y el comportamiento real de estos.

Cuando se construye el modelo es muy importante conocer el impacto que cada sistema tiene sobre este, además de entender cómo lasaplicaciones de modelado calculan cada comportamiento. Uno de estos sistemas son las válvulas de control, normalmente estas son percibidas como un elemento pasivo en el perfil de consumo, pero en realidad tienen un impacto muy grande en el consumo de energía del edificio afectando directamente la bomba de distribución y en el comportamiento y la eficiencia total de la planta de enfriamiento.

Es poresto que en el modelo del edificio se debe considerar el tipo de válvulas que se van a instalar. Los paquetes de modelado actuales asumen condiciones ideales en el sistema hidráulico, similares a aquellas obtenidas cuando se usan válvulas independientes de presión, pero si se instalan válvulas convencionales (Dependientes de Presión) más arreglo con válvula de balanceo, el modelo se debe ajustarpara modelar las pérdidas de energía que conlleva el uso de este tipo de válvulas.

Este artículo se enfocará en las válvulas de control de sistemas hidráulicos de aire acondicionado y como se deben modelar de acuerdo al tipo de válvula instalada.

Suposiciones en el modelado
La mayoría de los paquetes de modelado están basados en suposiciones para hacer sus cálculos, si bien se hacenlevantamientos muy detallados para construir el modelo, algunos de los parámetros son calculados basados en suposiciones. A continuación veremos algunas de las suposiciones que usan las aplicaciones para modelar el sistema hidráulico y el consumo eléctrico de las bombas.

Suposición 1
La bomba de distribución recorre la curva del sistema: Para la selección de la bomba se usan dos criterios, elrequerimiento de flujo y la caída de presión total del sistema. El flujo se obtiene mediante la sumatoria de los requerimientos de agua de cada serpentín.

Para obtener la caída de presión el ingeniero usa el anillo de agua más largo, de esta manera se asegura que el serpentín más lejano, o mejor aún aquel que primero se pueda quedar sin agua, tenga la presión necesaria para obtener el flujo de aguamínimo requerido. Con la información de caída de presión, llamada cabeza de bomba y dada en unidades de longitud, y la información de flujo, dada en unidades de flujo volumétrico, se crea la curva del sistema. La curva del sistema se sobrepone sobre las diferentes curvas de las bombas y así se selecciona la más apropiada para la aplicación.

En sistemas de volumen variable, que son controladosmediante medición de la presión diferencial, los paquetes de modelado hacen la suposición que la bomba recorre la curva del sistema. De esta manera y usando la ley de afinidad calculan el consumo eléctrico de la bomba para una velocidad o un flujo dados.

Figura 1



Pero en la vida real esto no funciona así; las pérdidas de presión y la cabeza de la bomba varían dependiendo de la ubicación en elsistema de las válvulas que estén abiertas. La cabeza de la bomba es diferente si las válvulas más lejanas a la bomba están abiertas y las más cercanas están cerradas y viceversa. En lugar de recorrer una curva uniforme, la cabeza de la bomba fluctúa en un área, mostrada en la figura 2.

Figura 2


Como se ve en la figura 2, si bien las aplicaciones de modelado asumen una curva uniforme, en...