Capítulo 4. Actuadores

Transcripción

1 INSTALACIÓN A DOS TUBOS - Compuesta por un tubo de suministro y uno de retorno. - Desventaja: no permite la zonificación. álvula de dos posiciones Capítulo 4. Actuadores Suministro álvula de tres vías Caldera Enfriador Batería Retorno 4-4- INSTALACIÓN A TRES TUBOS - Compuesta por dos tubos de suministro (agua caliente y fría) y uno de retorno. - Resuelve el problema de la zonificación. - Desventaja: retorno único (gasto energético en caldera y enfriador). Caldera Enfriador Batería Agua caliente Agua fría álvula de tres vías y dos posiciones Batería Retorno INSTALACIÓN A CUATRO TUBOS - Compuesta por dos tubos de suministro y dos de retorno. - Tipos de instalaciones a cuatro tubos: baterías separadas y batería común. Retorno (agua caliente) Retorno retorno (agua fría) Batería de agua caliente Batería de agua fría Termostato BATERÍAS SEPARADAS Regulador Suministro (agua caliente) álvula Suministro (agua fría) Fuente: ASHRAE

2 INSTALACIÓN A CUATRO TUBOS Curva típica de una bomba centrífuga Regulador Retorno agua caliente Retorno agua fría álvula de reparto de posiciones Termostato Batería de agua caliente o fría álvula mezcladora de posiciones Suministro agua caliente Suministro agua fría Presión total Fuente: ASHRAE ASHRAE BATERÍA COMÚN 4-5 Caudal 4-6 Potencia requerida por la bomba Curvas características (Fuente: Nelik. Centrifugal and rotary pumps) Trabajo Trabajo = F L = P A L = P Potencia W = P 4-7 (Fuente: Honeywell) 4-8

3 Curva típica del sistema Caída de presión, Caudal, & Curva del sistema con presión estática Caída de presión, Presión estática Caudal, & 4-4-

4 Punto de operación de la bomba ariación de la curva del sistema B A álvula semiabierta álvula abierta & Leyes de semejanza Parámetro elocidad de rotación, ω Diámetro, D Caudal ω = ω & = D D Presión P P ω = ω P P D = D Potencia W W ω = ω 3 W W D = D

5 Bombas con velocidad de giro variable álvulas de dos vías De asiento simple De asiento doble o balanceada álvulas de tres vías Coeficientes de capacidad o de flujo Coeficiente K Establece los m 3 /h de agua, a una temperatura entre 5 y 40 ºC, que circularán por la válvula abierta en una determinada posición con una caída de presión de bar. Entrada (NC) Salida Entrada (NA) Salida K = ρ ρ w & Caudal [m 3 /h] ρ Densidad del fluido [kg/m 3 ] ρ w Densidad del agua (000 kg/m 3 ) Caída de presión [bar] Para el agua: Entrada (NA) Mezcladora Salida (NC) Repartidora K = = K

6 Coeficiente A A = ρ A & Caudal [m 3 /s] ρ Densidad del fluido [kg/m 3 ] Caída de presión [Pa] = 0, K Coeficiente C (EE UU) Establece los gpm de agua a una temperatura entre 40 y 00 ºF que circularán por la válvula abierta en una determinada posición con una caída de presión de psi. C = ρ ρ w & Caudal [gpm] ρ Densidad del fluido [lb/ft 3 ] ρ w Densidad del agua (6,4 lb/ft 3 ) Caída de presión [psi], [lb/in ] C =,5607 K 4-4- Medida de curvas características Curvas características o inherentes, bar Apertura rápida ε< ε= K / K S [%] Lineal Igual porcentaje & S & & X Grado de apertura de la válvula, ε [%]

7 Proceso lineal + válvula lineal álvula lineal Apertura rápida Lineal Igual porcentaje (Fuente: Honeywell) Sistema lineal (Fuente: Fisher. Control valve handbook.) Proceso no lineal + válvula de igual porcentaje álvula de igual porcentaje (Fuente: Honeywell) Sistema lineal

8 Ejemplo: una sola válvula instalada en el sistema Ejemplo: una sola válvula instalada en el sistema + Curva del sistema (ε<) Curva del sistema (ε=) + Δ P ( ε <) Δ P ( ε =) Curva del sistema (sin válvula) (Fuente: Honeywell) 4-9 & 4-30 Ejemplo: muchas válvulas instaladas en el sistema (=cte) + + & Curva del sistema (ε<) Curva del sistema (ε=) Curva de la batería + B = + B Δ Δ P P B ( ε <) ( ε <) & S Δ Δ & P P B ( ε =) ( ε =) Caudal de diseño

9 S Curva de la válvula instalada (=cte) = K / K S a + ( a)( K / K S ) 0,9 Curvas de la válvula lineal instalada (=cte) ε K / K S = ε = S a + ( a) ε 0,8 Donde a es la autoridad de la válvula: a = (ε = ) & S 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0, 0, 0 a= a=0,5 a=0, 0 0, 0, 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0, Apertura, ε 4-34 Curvas de la válvula de igual porcentaje instalada (=cte) K [ ( )] / K = exp d ε S S = exp a + ( a [ d( ε )] )exp[ d( ε )] 0,9 & S 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 a=0,5 a=0, a= 0, 0, 0 0 0, 0, 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Apertura, ε

10 Regulación de caudal con válvulas de 3 vías (Fuente: Honeywell) entilador axial entilador centrífugo

11 Curvas características Medida de curvas características Presión total Rendimiento Potencia Caudal Leyes de semejanza (densidad y tamaño constantes) Ejemplo de aplicación Parámetro Caudal elocidad de rotación, ω ω = ω Presión Potencia P P W W ω = ω ω = ω

12 Curva del sistema Regulación de caudal (I) 4-45 Fuente: ASHRAE Regulación de caudal (II) Regulación de caudal (III) Diagrama de bloques de un variador de frecuencia. Fuente: ASHRAE

13 Regulación de caudal (I) Compuertas de una sola lama Fuente: ASHRAE. Fuente: Wang. Handbook of refrigeration and air conditioning Compuertas con múltiples lamas Curvas inherentes Lamas en paralelo Lamas en oposición Fuente: Honeywell. 4-5 Fuente: Honeywell. 4-5

14 Curvas de las compuertas instaladas Selección de compuertas (I) Caudal (%) Caudal (%) Apertura (%) Apertura (%) Lamas en paralelo Lamas en oposición 4-53 Fuente: Honeywell Selección de compuertas (II) Selección de compuertas (III) Fuente: Honeywell Fuente: Honeywell. 4-56

15 Selección de compuertas (I) Selección de compuertas: resumen Fuente: Honeywell Fuente: Honeywell. 4-58