Cuando la temperatura del agua caliente o del aceite no se estabiliza como se desea, una de las causas posibles es que la selección de la válvula termorreguladora (válvula de regulación de temperatura) no se ajuste a las condiciones de uso. Dicho de forma directa, el punto clave para elegir una válvula termorreguladora es organizar cinco aspectos: el “medio que se calienta o se enfría”, el “caudal calculado a partir de la carga térmica necesaria”, el “rango de ajuste de temperatura”, la “presión diferencial antes y después de la válvula” y la “ubicación del elemento sensor de temperatura”. Si alguno de estos no encaja, es más probable que se produzcan oscilaciones (hunting), en las que la temperatura sube o baja en exceso, o retardos en la respuesta. En este artículo organizamos, desde una perspectiva práctica, las principales causas de que la temperatura no se estabilice y el procedimiento de selección correcto.
Puntos clave de este artículo
- La base de la selección de una válvula termorreguladora es organizar el medio, el caudal, la temperatura de ajuste, la presión diferencial y la ubicación del elemento sensor
- Detrás de una temperatura inestable suelen combinarse un dimensionamiento excesivo, un desajuste de la presión diferencial y una instalación deficiente del elemento sensor
- Calcular el caudal a partir de la carga térmica necesaria y ajustar el Cv y el diámetro nominal a la presión diferencial es la pauta para una operación estable
Principales causas de que la temperatura no se estabilice
Las válvulas termorreguladoras de accionamiento automático (autoaccionadas) suelen basarse en el mecanismo por el cual el fluido contenido en el elemento sensor se expande y se contrae con la temperatura, ajustando automáticamente el grado de apertura de la válvula sin necesidad de energía externa. Debido a esta característica, si la selección o la instalación no se ajustan a las condiciones, la temperatura tiende a fluctuar.
Desajuste entre el tamaño de la válvula y el rango de caudal
Si se elige un diámetro nominal mayor de lo necesario, un pequeño cambio en la apertura hace que el caudal varíe mucho, lo que favorece las oscilaciones (hunting) en las que la temperatura sube y baja de forma repetida. Por el contrario, si es demasiado pequeño, no se puede asegurar la carga térmica necesaria. No basta con considerar el caudal máximo: es imprescindible comprobar que el caudal se mantenga dentro del rango de control en todo el intervalo de operación, tanto en el arranque como en régimen permanente.
Presión diferencial y condiciones de instalación del elemento sensor
Si la presión diferencial antes y después de la válvula difiere mucho de lo previsto, el caudal cambia aun con el mismo grado de apertura, y resulta difícil estabilizar la temperatura de ajuste. Cuando la presión diferencial es excesiva, puede convertirse también en una causa de cavitación o de ruido. Además, si el elemento sensor se instala en una posición desde la que resulta difícil captar la temperatura representativa del lado que se calienta, se produce un retardo en la respuesta (tiempo muerto), lo que tiende a provocar oscilaciones de temperatura. Como pauta, el elemento sensor debe colocarse en una posición donde el flujo no quede estancado y que refleje con facilidad la temperatura real del objeto que se desea controlar.
Procedimiento de selección correcto
Organizando las condiciones de forma ordenada, es posible acercarse a una especificación adecuada para lograr una temperatura estable.
Pasos 1 a 3: definir el medio, el caudal y la temperatura de ajuste
En primer lugar, se aclara el medio de calentamiento (vapor, agua caliente, aceite, etc.), el fluido que se calienta y el método de control (si se estrangula el caudal del lado de calentamiento o si se controla el lado de enfriamiento). A continuación, se calcula el caudal a partir de la carga térmica necesaria y se determina el rango de ajuste de temperatura. Cuando el medio es aceite, la viscosidad y el rango de temperatura de uso también son aspectos que conviene comprobar.
Pasos 4 y 5: elegir el Cv y el diámetro nominal a partir de la presión diferencial, y el material y la conexión
Se comprueba la presión diferencial prevista antes y después de la válvula y, junto con el caudal, se determina el valor Cv necesario para seleccionar el diámetro nominal. Como todos los valores varían según las condiciones de uso, conviene tomarlos únicamente como orientación. Por último, se eligen el asiento de válvula y el material de sellado adecuados al fluido, la temperatura y la presión, así como el tipo de conexión (roscada, por brida, etc.). Estudiar en esta etapa, para el conjunto del sistema, la ubicación del elemento sensor y la necesidad o no de un tubo de protección (pozo termométrico) contribuye a una operación estable.
Preguntas frecuentes
Q1. ¿Por qué la temperatura sube y baja de forma cíclica?
A1. En muchos casos se debe a que el tamaño de la válvula es excesivo y provoca oscilaciones (hunting). Una presión diferencial excesiva o la posición de instalación del elemento sensor también pueden ser factores. La pauta es revisar el caudal en el rango de operación y las condiciones de instalación.
Q2. Solo conozco el caudal máximo; ¿puedo realizar la selección?
A2. Con frecuencia el caudal necesario difiere entre el arranque y el régimen permanente, por lo que conocer también el valor mínimo es importante. Si se conoce el rango de operación, resulta más fácil acotar una especificación que se ajuste al rango de control. Consúltenos tras organizar las condiciones.
Q3. ¿Dónde debo instalar el elemento sensor?
A3. La base es una posición que capte de forma representativa la temperatura del objeto que se desea controlar y donde el flujo no quede estancado. La capacidad de respuesta varía según el lugar de instalación. En caso necesario, el uso de un tubo de protección (pozo termométrico) es también un aspecto a considerar.
Q4. ¿Hasta qué punto debo comprobar la presión diferencial?
A4. Si se conoce la presión diferencial prevista antes y después de la válvula, se pueden seleccionar adecuadamente el Cv y el diámetro nominal junto con el caudal. Cuando la presión diferencial es excesiva, puede convertirse en una causa de ruido o de cavitación. Recomendamos organizar las condiciones.
Q5. ¿Cambia la forma de elegir entre el calentamiento por vapor y el calentamiento por agua caliente?
A5. Según el medio, varían el caudal y la presión diferencial necesarios, así como el material y las especificaciones adecuadas. Con vapor se añade la comprobación de las condiciones de condensado (drenaje) y de presión; con agua caliente, la de las condiciones de circulación, entre otras. Es útil organizar todo según la aplicación.
Q6. ¿Cómo debo proceder si quiero sustituir una válvula termorreguladora existente por un producto equivalente?
A6. Es necesario comprobar especificaciones como el diámetro nominal, el rango de ajuste de temperatura, el caudal, la presión diferencial, el material y el tipo de conexión. Contar con la placa de características o los planos agiliza la selección. Si nos consulta tras organizar la información, nos resulta más fácil presentar una propuesta.
Resumen
Detrás de una temperatura inestable del agua caliente o del aceite suelen combinarse varios factores: un desajuste entre el tamaño de la válvula y el rango de caudal, una discordancia en la presión diferencial y las condiciones de instalación del elemento sensor. Organizar de forma ordenada el medio, el caudal, la temperatura de ajuste, la presión diferencial y la ubicación del elemento sensor, y ajustar el Cv y el diámetro nominal a la presión diferencial, constituye la pauta de selección para una operación estable.
Si tiene alguna dificultad como “no sé juzgar si el diámetro nominal es el adecuado”, “conozco el caudal máximo pero desconozco el mínimo”, “tengo dudas sobre la posición de instalación del elemento sensor” o “quiero seleccionar un producto equivalente a una válvula existente”, no dude en enviar su consulta técnica o de selección a Yoshitake. Tras organizar las condiciones de uso, estudiaremos junto a usted la selección de la especificación más adecuada.