CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y VÁLVULAS

CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y VÁLVULAS Tecnologías del Control Reedición digital 1.0 M20013ES 21.02.2003 Siemens Building Technologies HVAC Products

Siemens Building Technologies, S.A. Landis & Staefa Division La Granja, 30 (Pol. Ind. Alcobendas) 28108 Alcobendas Madrid. España Tel. 91-203 25 00 Fax 91-203 25 01 www.landisstaefa.com 2000 Siemens Building Technologies AG Reservado el derecho de modificación Siemens Building Technologies Técnica de la Regulación M20011ES HVAC Products 24.04.2001

Contenidos Introducción 5 1. Identificación de circuitos 5 1.1 Circuito con variación de caudal...5 1.2 Circuito By-pass...5 1.3 Circuito de mezcla con válvula de 4-vías...5 1.4 Circuito de mezcla con válvula de 3-vías...5 1.5 Circuito de mezcla con bomba de caldera...6 1.6 Circuito de inyección...6 1.7 Válvulas para cambiadores y otros circuitos de calefacción a distancia...6 2. Terminología 7 2.1 Presión nominal PN...7 2.2 Valor nominal pv100 (válvula)...7 2.3 Valor nominal pvmáx (válvula + actuador)...7 2.4 Presión diferencial de cierre ps...8 2.5 Valor Kvs (m3/h)...8 2.6 Valor Kvr (m3/h)...8 3. Diagrama para la determinación del coeficiente K VS para agua 9 4. Diagrama para la determinación del coeficiente K VS para vapor 10 5. Tabla de vapor de agua 11 6. Principios fundamentales 12 7. Instalaciones de calefacción. Selección de circuitos 23 8. Directrices de funcionamiento y de utilización 35 Siemens Building Technologies Técnica de la Regulación M20-211-ES HVAC Products 24.04.2001 3/43

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4 012 Dimensionado de válvulas y circuitos hidráulicos Recomendaciones para circuitos hidráulicos en sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado 1. Identificación de Circuitos 1.1 Circuito con variación de caudal La válvula de regulación será seleccionada con una caída de presión pv100 aproximadamente igual a la perdida de carga del circuito al que sirve (determinada para el caudal nominal). Usado principalmente con bombas de caudal variable. 1.2 Circuito By-pass Válvulas de asiento (las de sector no deben recomendarse), para el control de circuitos de calefacción. La caída de presión pv100 recomendada para la válvula, podrá situarse entre 1 y 2 veces la pérdida de carga del circuito a que sirve a caudal nominal. La válvula de equilibrado Dr, es necesaria para ajustar el caudal nominal en cada uno de los circuitos individuales. Caudal constante en circuito primario. 1.3 Circuito de mezcla con válvula de 4 - vías La válvula puede seleccionarse del mismo tamaño que la tubería. Cuidar que la válvula de mezcla esté montada como mínimo a la misma altura que la salida (impulsión) de la caldera y que la pérdida de carga de la misma sea baja. Circuitos de calefacción solamente. 1.4 Circuito de mezcla con válvula de 3 vías La válvula debe elegirse preferiblemente para una pérdida de carga pv100 similar a la del circuito de caudal variable (caldera + bypass A-B). Las válvulas de sector pueden ser usadas sólo con agua caliente si la diferencia de presión entre A y B no sobrepasa los 8 kpa (0,8 m.c.a.), de no respetarse, podrían surgir problemas de calentamiento del circuito por la fuga de la válvula). Siemens Building Technologies CM1N4012E / 12.1998 HVAC Products 5/43

1.5 Circuito de mezcla con bomba de caldera Circuito típico para válvulas de sector, si la presión estática no es superior a la presión de operación de estas válvulas. El tamaño nominal de la válvula puede ser el mismo que el de la tubería o preferiblemente un tamaño menor. Lo más importante es el correcto dimensionamiento del by-pass entre A y B, para asegurar que el flujo a través de la caldera permanezca constante y que la presión diferencial entre A y B es pequeña para todas las condiciones de carga. La válvula manual AS está abierta durante la operación normal. Debe cerrarse sólo en el caso de fallo de la bomba de caldera. Se dimensiona mediante la fórmula: DN (en mm) 19 capacidad bomba caldera en m 3 /h 1.6 Circuito de inyección Este circuito se utiliza cuando quiere garantizarse un caudal constante, tanto en el lado del usuario (secundario) como en el lado del productor (primario). Cada circuito debe llevar, en consecuencia, su propia bomba. Este sistema exige disponer en cada uno de los circuitos (primario y secundario) sendas válvulas de ajuste de caudal según el salto térmico previsto. Cuando estos circuitos se utilizan para calefacción pueden seleccionarse también las válvulas de sector. 1.7 Válvulas para cambiadores y otros circuitos de calefacción a distancia Deben utilizarse válvulas de asiento de la máxima estanqueidad. La pérdida de carga pv100 a través de la válvula debería ser aproximadamente 30 60 % de la presión diferencial total entre conexiones del primario. Debe garantizarse que la válvula pueda cerrar contra la presión diferencial máxima posible (muelle de cierre de emergencia del actuador) cuando trabajamos con agua sobrecalentada o vapor de agua. CM1N4012E / 12.1998 Siemens Building Technologies 6/43 HVAC Products

2. Terminología 2.1 Presión nominal PN La presión nominal PN es la máxima presión a la cual está permitido someter a una válvula; para temperatura del medio hasta 120 ºC, esta presión es válida. Para mayores temperaturas, la presión máxima baja progresivamente. Presiones de operación máxima según temperatura del medio La presión de operación de una válvula varía según la temperatura del medio y el tipo de material del cuerpo de válvula. Las variaciones están reflejadas en la tabla siguiente: PN Material 2,5 CI-20 CB-38 CI-20 6 CB-38 CI-20 10 CB-38 CS-45 CI-20 CB-38 16 CS-45 25 40 Hasta 120 ºC Sobre 120 ºC Hasta 200 ºC Sobre 200 ºC Hasta 250 ºC 2,5 2 1,5 6 5 4,5 10 8 7 16 13 11 CS-C25 16 14 13 CB-38 CS-45,5 25 20 18 CS-C25 25 22 20 CS-45,5 40 32 28 CS-C25 40 35 32 2.2 Valor nominal pv100 (válvula) pv100 es la máxima caída de presión permitida a través de la válvula totalmente abierta. Ello depende del diseño de la válvula, tomando en cuenta los fenómenos de erosión, cavitación y ruido. La consideración de este pv100, según el tipo de válvula, se representa según se indica a la derecha 2.3 Valor nominal pmáx (válvula + actuador) pmáx es la máxima presión diferencial permisible a través de la válvula a la cual el correspondiente actuador puede mover la válvula sobre todo su recorrido. - Para válvulas de 2 vías, esta presión diferencial corresponde a la presión diferencial total del circuito - Para válvulas de 3 vías, esta presión diferencial corresponde a la diferencia de presión entre la vía cerrada de la válvula y las 2 vías abiertas M M pmáx pmáx Válvula diversora/repartidora Válvula mezcladora Siemens Building Technologies CM1N4012E / 12.1998 HVAC Products 7/43

2.4 Presión diferencial de cierre ps ps es la presión diferencial a la cual el actuador o su muelle de cierre de seguridad pueden aún cerrar la válvula. Esto es válido solamente para válvulas de 2 vías y tiene gran importancia como valor de seguridad, principalmente en intercambiadores de vapor de agua o agua sobrecalentada. 2.5 Valor Kvs (m 3 /h) El valor Kvs representa el valor del caudal nominal para un determinado diámetro nominal de válvula. Indica la cantidad de agua (entre 5 y 30 ºC) que pasa a través de una válvula totalmente abierta produciendo una pérdida de carga de 1 Kp/cm 2 (100 kpa). 2.6 Valor Kvr (m 3 /h) El valor Kvr representa la cantidad de agua (entre 5 y 30 ºC) que pasa a través de la válvula en su punto mínimo de regulación, produciendo una pérdida de carga de 1 Kp/cm 2 (100 kpa) CM1N4012E / 12.1998 Siemens Building Technologies 8/43 HVAC Products

3. Diagrama para la determinación del coeficiente K VS para agua Pérdida de carga pv en bar Caudal de agua V en l/min. Caudal de agua V en m 3 / h Pérdida de carga pv en Ejemplo ilustrado: V = 3,7 m3/h, pv = 2,6 kpa Resultado: Kvs = 23 m3/h 100 kpa = 1 bar = 1000 mbar 100 mwg = 1 kp/cm 2 Siemens Building Technologies CM1N4012E / 12.1998 HVAC Products 9/43

4. Diagrama para la determinación del coeficiente K VS para vapor CM1N4012E / 12.1998 Siemens Building Technologies 10/43 HVAC Products

Tabla de vapor de agua (estado de saturación) Presión absoluta (p) (p) kpa bar Temperatura (t) ºC Volumen específico del agua (v ) dm 3 /kg Volumen específico del vapor (v ) kg/m 3 Densidad del vapor (ρ ) kg/m 3 Entalpía del agua (h ) kj/kg Entalpía del vapor (h ) kj/kg Calor de vaporización (r) kj/kg Siemens Building Technologies CM1N4012E / 12.1998 HVAC Products 11/43

6. Principios fundamentales M20-211 /24.04.2001 Técnica de la Regulación Siemens Building Technologies 12/43 HVAC Products

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7. Instalaciones de calefacción. Selección de circuitos Siemens Building Technologies Técnica de la Regulación M20-211-ES / 24.04.2001 HVAC Products 23/43

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8. Directrices de dimensionamiento y de utilización Siemens Building Technologies Técnica de la Regulación M20-211-ES / 24.04.2001 HVAC Products 35/43