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Cálculo y Selección del Regulador de Temperatura de Agua Autoactuante
EJEMPLO
Selección del Regulador de Temperatura
Un regulador de temperatura autoactuante es un elemento independiente del sistema de suministro de calor que no requiere componentes adicionales y funciona sin fuentes de energía externas.
La tarea principal del regulador de temperatura es controlar el proceso de calentamiento o enfriamiento del medio de trabajo bloqueando el flujo de calor o portador de frío. La capacidad de regulación está determinada por la autoridad de la válvula en el sistema controlado, por lo tanto, se recomienda elegir una válvula teniendo en cuenta la curvatura de su característica de regulación, asociada con la desviación de la autoridad del regulador de temperatura de 1. De lo contrario, el proceso de regulación puede ocurrir en un modo de dos posiciones.
La precisión de mantener la temperatura por el regulador depende de la histéresis y la zona de proporcionalidad del actuador térmico, y la velocidad de reacción a las desviaciones de temperatura depende de la constante de tiempo.
En sistemas con parámetros que cambian rápidamente, es mejor preferir reguladores 'rápidos' con una constante de tiempo de hasta 60 segundos, y en sistemas con calentadores de agua de almacenamiento y acumuladores de calor, los reguladores 'más lentos' serán suficientes.
Se recomienda elegir el actuador térmico del regulador de temperatura de tal manera que la temperatura mantenida esté en el tercio medio del rango regulado.
Metodología de Cálculo
La metodología de cálculo y selección para un regulador de temperatura implica determinar:
- la capacidad de flujo requerida del regulador
- el rango óptimo de temperaturas soportadas
- la velocidad de cierre y la precisión de mantenimiento
Cálculo de la Capacidad de Flujo
El cálculo de la capacidad de flujo del regulador de temperatura Kv se basa en los datos sobre el flujo del portador de calor a través de él y la pérdida de carga permitida. Cabe señalar que cuanto mayor sea el porcentaje de pérdidas en la sección controlada aportado por el regulador de temperatura del exceso de presión disponible, mayor será su autoridad y más suave será la regulación.
El algoritmo para seleccionar un regulador de temperatura descrito anteriormente, al calcular la desviación de la característica de regulación de la válvula de la autoridad de 1, utiliza por defecto la característica de funcionamiento inicial: lineal.
Cálculo de la Posibilidad de Ocurrencia de Cavitación
La cavitación es la formación de burbujas de vapor en el flujo de agua, que se manifiesta cuando la presión en él cae por debajo de la presión de saturación del vapor de agua. La ecuación de Bernoulli describe el efecto del aumento de la velocidad del flujo y la disminución de la presión en él, que ocurre cuando el área de flujo se estrecha. El área de flujo del regulador de temperatura es exactamente tal estrechamiento, la presión en el cual puede caer a la presión de saturación, y el lugar de la formación de cavitación más probable. Las burbujas de vapor son inestables, aparecen bruscamente y desaparecen igual de bruscamente, esto conduce a la erosión de partículas de metal de la compuerta de la válvula, lo que inevitablemente causará su desgaste prematuro. Además del desgaste, la cavitación conduce a un mayor ruido durante el funcionamiento de la válvula.
Los principales factores que afectan la ocurrencia de cavitación:
- Temperatura del agua: cuanto más alta es, mayor es la probabilidad de cavitación.
- Presión del agua: antes de la válvula reguladora, cuanto más alta es, menor es la probabilidad de cavitación.
- Caída de presión permitida: cuanto más alta es, mayor es la probabilidad de cavitación. Cabe señalar aquí que en la posición de la compuerta de la válvula cercana al cierre, la presión estrangulada en el regulador de temperatura tiende a la presión excesiva en la sección controlada.
- Característica de cavitación del regulador de temperatura: determinada por las características del elemento regulador de la válvula. El coeficiente de cavitación es diferente para diferentes tipos de reguladores y debe indicarse en sus características técnicas. Sin embargo, dado que la mayoría de los fabricantes no especifican este valor, el algoritmo de cálculo incluye el rango de los coeficientes de cavitación más probables.
Cálculo del Ruido del Regulador de Temperatura
La alta velocidad del flujo en la tubería de entrada del regulador de temperatura puede causar un alto nivel de ruido. Para la mayoría de las habitaciones donde se instalan los reguladores de temperatura, el nivel de ruido permitido es de 35-40 dB (A), lo que corresponde a una velocidad en la tubería de entrada de la válvula de aproximadamente 3 m/s. Por lo tanto, al elegir un regulador de temperatura, se recomienda no exceder la velocidad especificada.
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