Todo lo que debes saber sobre la válvula de control independiente de la presión.
Por Fratelli Pettinaroli
Una PICV, válvula de control independiente de la presión, es una válvula que se puede instalar en sistemas de calefacción y refrigeración de agua helada para proporcionar lo siguiente:
• Control de flujo: permite llevar a cabo un control de la modulación de las salidas de calefacción/refrigeración
• Regulación de flujo: permite establecer los caudales en los valores de diseño especificados
• Control de presión diferencial: garantiza una presión diferencial constante a través de las válvulas de control, independientemente de los cambios en la velocidad de la bomba o el cierre de las válvulas en cualquier otra parte del sistema.
Esto significa que cada PICV realiza la función de hasta tres válvulas diferentes que, de otro modo, serían necesarias para el correcto funcionamiento de una instalación. Estas 3 válvulas serían la válvula reguladora, la válvula de control de dos vías, más una válvula de control de presión diferencial.
Las PICV son la mejor solución para el control de flujos a través de unidades de tratamiento de aire, unidades de fan coil y vigas frías alimentadas desde sistemas de calefacción y refrigeración de flujo variable. Estos son sistemas en los que la velocidad de la bomba y, a su vez, el caudal, varían en respuesta a la demanda de calefacción o refrigeración, lo que permite ahorrar en energía de la bomba.
Es muy importante ahora definir con la máxima claridad cómo funciona una PICV.
En las Figuras 1a y 1b se muestran los diagramas simplificados típicos de los dos tipos más comunes de PICV.
Figura 1a. PICV de tres secciones.
Figura 1b. PICV de dos secciones
Algunas válvulas, como se muestra en la Figura 1a, están formadas por tres secciones distintas que corresponden a las diferentes funciones de la válvula, es decir, regulación de presión, ajuste de flujo y control de flujo modulante. También existe la opción de que las funciones de ajuste de flujo y control de flujo se combinen dentro de la misma sección de válvula como se muestra en la Figura 1b.
Cada sección de la válvula funciona de la siguiente manera: la entrada a la válvula aloja el regulador de presión diferencial. Este cuenta con un diafragma de goma flexible que se flexiona contra un resorte que varía simultáneamente el tamaño de la abertura para el paso del flujo. Un lado del diafragma está en contacto con el agua desde la entrada a la válvula a una presión P1, mientras que el otro lado está en contacto con el agua desde la salida a la válvula a una presión P4.
Esto significa que, si hay algún cambio en la presión diferencial en un rango de P1 a P4, la posición del regulador de presión diferencial también cambiará. El resultado será que la presión diferencial P2 a P4 (es decir, aguas abajo del regulador de presión diferencial a la salida de la válvula) siempre permanecerá constante independientemente de los cambios en la presión diferencial general P1 a P4. De ahí el término «independiente de la presión»: no importa en qué medida varíen las presiones externas, el rendimiento y la función de la válvula no se verán afectados siempre que se encuentre dentro de su rango de trabajo. En la sección central, hay una válvula de control para alcanzar el valor de caudal de diseño requerido, según lo especificado por el fabricante.
El caudal requerido se puede configurar utilizando el dial de configuración de flujo incorporado en el cuerpo de la válvula. La carrera de la válvula de control no se ve afectada por el ajuste del flujo. Una carrera completa proporciona un buen control del caudal, especialmente cuando se utiliza un actuador de modulación. La característica de control de una PICCV no se ve afectada. Si el dispositivo de ajuste de flujo se combina con la válvula de control de modulación (Figura 1b), a medida que se ajusta la configuración de flujo, parte del recorrido de la válvula de control se utiliza para regular el flujo.
La reducción en la carrera afecta el control de flujo de modulación a través del recorrido restante de la válvula, una vez configurada. Por lo tanto, la carrera de la válvula de control disponible para la modulación es limitada. Esta limitación en la modulación podría afectar el rendimiento de la válvula y terminar convirtiendo la válvula en una de tipo ON-OFF.
Las tomas de presión incorporadas en la válvula permiten medir el diferencial de presión general P1 a P4 (o P3) a fin de garantizar que la válvula esté operando dentro del rango de presión diferencial establecido por el fabricante. Será necesario llevar a cabo una cuidadosa evaluación siempre que se desee utilizar en un mismo sistema el equilibrado estático (DRV y conjuntos de puesta en servicio) y las PICV (equilibrado dinámico). Un sistema donde las unidades terminales están equipadas con equilibrado estático sin protección dinámica solo tendrá un flujo de diseño completo durante la puesta en marcha y el flujo cambiará en condiciones de carga.
En la salida al cuerpo de la válvula hay un dispositivo de ajuste de flujo. Esto permite que la válvula se ajuste a parcial. Esto puede suponer un exceso de flujo a través del DRV y la reducción de la presión del sistema, lo que derivaría en una afectación al rendimiento de la PICV (bajo arranque). Es decir, se producirá un efecto sobre el rendimiento global del sistema.
El funcionamiento de las PICV las hace ideales para su uso en sistemas de flujo variable.
Cualquier cambio en la presión P1 (como los que podrían ser causados por cambios en la velocidad de la bomba o por el cierre de válvulas en otras partes del sistema) se compensará automáticamente por la acción del regulador de presión diferencial. El controlador simplemente aumentará la resistencia de la válvula si P1 aumenta o la reducirá si P1 disminuye.
Además, la capacidad del regulador para mantener un diferencial de presión constante entre P2 y P3 tiene dos implicaciones importantes. En primer lugar, con la válvula de control completamente abierta y el dispositivo de ajuste de flujo configurado a su valor requerido, la válvula se convierte efectivamente en un regulador de flujo constante (dado que un diferencial de presión constante a través de una resistencia constante dará como resultado un caudal constante).
Por lo tanto, si se instala sin el actuador, la válvula puede usarse como una válvula limitadora de flujo, para mantener el flujo en un valor preestablecido fijo, independientemente de los cambios en otras partes del sistema. Esto puede ser útil en circuitos de by-pass.
En segundo lugar, al mantener un diferencial de presión constante a través de la válvula de control y el dispositivo de ajuste de flujo, se maximiza la autoridad de la válvula de control. La autoridad de una válvula es una indicación de la precisión con la que la válvula podrá modular el flujo cuando se abre y se cierra. Para lograr un correcto nivel de autoridad, el diferencial de presión a través de la válvula debe ser al menos el 50% del diferencial de presión total en la tubería, ramal o circuito para el cual está controlando el flujo.
Se consideraría que dicha válvula tiene una autoridad de 0,5. A menudo es imposible dimensionar las válvulas de control de 2 vías convencionales con un nivel de autoridad tan alto, porque el circuito controlado puede incluir la unidad terminal y las pérdidas de la tubería a una bomba remota o DPCV. En muchas aplicaciones, esta condición requiere válvulas de 2 vías con resistencias demasiado altas. De esta forma, el valor de autoridad de las válvulas más común suele ser de 0,2 que es una cifra que dista mucho de ser la ideal.
En una PICV, se consigue mejorar el nivel de autoridad porque la presión diferencial P2 a P3 (o P1 a P2) a través de la válvula de control y el dispositivo de ajuste de flujo es, efectivamente, el circuito por el cual la válvula controla el flujo. Esto significa que no es necesario tener en cuenta la pérdida de presión de la unidad terminal y la tubería para la selección de la válvula, y las válvulas pueden seleccionarse únicamente en función del caudal.
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