Con la reciente incorporación de avances tecnológicos como el Internet de las Cosas, la instalación y comisionamiento de válvulas de control se ha convertido en una disciplina mucho más especializada. Aquí te decimos cómo ponerte al día.
Por: Raúl Contreras Badillo / Imágenes: cortesía de Belimo Air Controls
Actualmente, existen válvulas electrónicas para el control de agua helada, utilizadas para generar acondicionamiento, enfriar y realizar el paso de agua a través de un serpentín. Todo este proceso se controla mediante un actuador que se encarga de la automatización, por lo que ya no es necesario abrir o cerrar la válvula manualmente.
A diferencia de las válvulas manuales que se utilizan para dejar pasar el agua que corre en los hogares, la instalación y operación de válvulas de control de agua helada se ha convertido en una disciplina sumamente especializada debido a la incorporación de las nuevas tecnologías.
Figura 1. Válvula de control con actuador.
El proceso de funcionamiento de estos dispositivos ocurre de la siguiente manera: primero, un termostato o un sensor de temperatura envía una señal de control a la válvula. Esto hace que el agua que está siendo bombeada pase por el serpentín de enfriamiento. Luego, un ventilador se encarga de mover el aire para lograr una transferencia de calor entre el aire y el agua o cualquier otro elemento que este pasando por el serpentín. Cuando el agua pasa, cede su frío al aire y el aire, a su vez, cede su calor. De este modo, se alcanza la temperatura de confort, la cual suele estar entre los 16° a 20°C.
Figura 2. Proceso de transferencia de frío y calor.
Las válvulas pueden ser del tipo on/off, que son la más comunes en los hoteles, pero también existen las de tipo proporcional. Esto significa que conforme va aumentando o disminuyendo la temperatura se les puede dar una capacidad menor o mayor en la cantidad de agua.
Unboxing
La recomendación al comprar y recibir una válvula de control es realizar el famoso unboxing (desempaquetar), es decir, abrir la caja y hacer una relación detallada del paquete que se recibió. Por un lado, hay que fijarse en lo que dicen las etiquetas, los modelos que indican y etiquetar cada cosa. Algunas marcas vienen ya con etiquetas para indicar sus características y a qué equipos corresponden, así como el flujo de agua o algún otro detalle en específico. Por otro lado, siempre debes seguir las instrucciones de instalación y no dar por hecho que todas las válvulas son iguales, pues de- pendiendo de la marca la instalación puede variar un poco. En caso de no contar con las instrucciones es importante realizar una búsqueda en internet. Hoy en día, muchos equipos cuentan con códigos QR, los cuales se pueden escanear con el celular. Éstos te mandan a la página oficial del producto en donde se explica todo lo relacionado a su instalación. Por último, si no hay código, ni instrucciones lo mejor es realizar una búsqueda manual en internet tecleando el modelo de la válvula. En la mayoría de los casos seguramente se encontrará el archivo técnico en pedefe del producto en cuestión.
Figura 3. Unboxing de una válvula marca Belimo.
Errores típicos de instalación
Algunos de los errores típicos al momento de la instalación y operación de una válvula de control son:
• El sentido del flujo. En las válvulas de dos vías suele haber problemas con la dirección del flujo. Algunas marcas suelen venir con dibujos para mostrar con flechas el sentido correcto y evitar que se instalen a contraflujo. Sin embargo, a veces es complicado conocer este tipo de datos, por lo que lo mejor en estos casos es preguntar directamente al supervisor del proyecto cuál es la dirección adecuada del flujo y registrarlo en la bitácora de la obra para tener la prueba de que se trabajó de forma correcta.
Figura 4. Dirección del sentido del flujo.
• Disco caracterizador. En las válvulas de dos o tres vías hay un disco caracterizador que permite un control más preciso para la apertura de la válvula. En ocasiones, las personas suelen retirar este disco porque piensan que impide el paso del agua, pero esto ocasiona que después ya no se pueda modular el flujo del agua.
Figura 5. Disco caracterizador.
Al operar válvulas la meta es alcanzar a lo largo del día la temperatura que se busca y mantenerla con menos esfuerzo y menos energía. Sí vemos el funcionamiento en una gráfica, los picos indican la cantidad de veces que se abre y cierra la válvula para mantener la temperatura (Figura 6). Lo que se debe lograr es que los picos se conviertan en ondas y después en una recta que indique estabilidad. Con el disco caracterizador esta temperatura se alcanza en un par de horas y se mantiene sin problemas. Otro error común es montar los sensores de temperatura en la misma línea, cuando lo correcto es instalar uno en el suministro y otro en el retorno. Así, es posible comparar ambas temperaturas y ver cuánta energía térmica está consumiendo el sistema RAC.
Figura 6. Picos de cierre y apertura de una válvula.
Asimismo, los cables en donde están los sensores no pueden alterarse para hacerlos más largos o cortos. Este es un error que suele suceder cuando el técnico no conoce sobre medición y cree que puede expandir el cable a voluntad. Lo anterior no se debe hacer, ya que los sensores son medidores de energía que no pueden ser imprecisos. Cada equipo tiene un certificado de calibración para garantizar que lo que se cobra de energía es real y sé pueda comparar. Si se manipula el aparato y se observa que estos cables han sido modificados, entonces ya no es posible realizar el cálculo correcto de los BTU.
Con respecto a la instalación mecánica, es recomendable que la válvula de control tenga cinco veces el diámetro de la tubería para garantizar un flujo laminar,
es decir, un flujo no turbulento que per- mita una mayor precisión en la medición (Figura 7).
Figura 7. Diámetro requerido para garantizar el flujo laminar de la válvula.
Cabe destacar que este tipo de dispositivos incluyen cubiertas de protección contra la lluvia, por lo que no es recomendable fabricar cubiertas de forma artesanal (Figura 8). Los elementos de fijación como los tornillos o remaches a la larga pueden generar grietas que provoquen un filtrado de agua en los equipos.
Figura 8. Cubierta de protección contra la lluvia del fabricante.
Al realizar el aislamiento es necesario seguir la recomendación del fabricante. Con frecuencia se pide un espacio que funciona como respiradero para que la condensación no perjudique al equipo ya que, con el tiempo, el aislamiento absorbe parte de la condensación. De este modo, se conserva cierta cantidad de agua, la cual es necesaria retirar sin dañar la parte eléctrica de cada sistema.
Figura 9. Aislamiento del sistema.
Cómo instalar válvulas de control
En toda instalación es importante considerar estos puntos:
1. ¿Qué modelo es?
2. ¿Qué marca es?
3. ¿Tiene marcada alguna flecha o letras? (Éstas pueden indicar el sentido del flujo de la válvula).
4. ¿Existe algún manual de instalación?
5. ¿Alguien me puede dar soporte técnico?
6. Usar plataformas de aprendizaje como YouTube, Instagram o Facebook, de ser necesario.
7. Respetar los manuales de instalación, ya que éstos nos indican cuestiones de suma importancia como la dirección del flujo o la forma de instalación.
8. La regla es instalar las válvulas a 180° positivos, o bien, de forma vertical u horizontal en un ángulo de 90° positivos con 90° negativos. Nunca se deben instalar al revés, hacia la parte negativa, ya que entonces el agua condensada caerá sobre la electrónica y la dañará.
9. Mantener un fácil acceso a la válvula para futuros mantenimientos.
Instalación eléctrica
Una vez realizada una correcta instalación manual, el siguiente paso es hacer la instalación eléctrica. Para llevar a cabo esta última tarea, la mayoría de las veces es necesario que el instalador o prestador de servicio conozca sobre diagramas eléctricos, así como algo de vocabulario técnico en inglés.
En la Figura 10, se observa que este tipo de válvula viene con un actuador on/off y requiere de un transformador a 24 V. Por el cable negro recibe el común y por el cable rojo recibe el positivo en el caso que sea corriente directa (DC), si es de corriente alterna (AC) el proceso es indistinto. El sentido suele ser en dirección horaria, pero si se realiza un control con un relevador o un termostato la señal se manda por medio del cable blanco. Así, cuando se cierre la terminal será en sentido antihorario, dependiendo de las necesidades de cada proyecto.
Figura 10. Diagrama de instalación eléctrica de una válvula de control.
Si se tiene un termostato a 120, se requiere poner un relevador que excite a 120 V la bobina. Después, se hace serie al transformador, para entonces poder hacer la parte de control. En este caso, el relevador añade una parte de fuerza que son los 120 V y deja aislado la parte de control que son los 24 V.
Siempre es importante revisar el equipo y hacer primero una prueba. Por ejemplo, si
se tienen que instalar 20 válvulas primero es recomendable hacer una prueba, tanto para revisar la instalación como el cableado. Esto puede evitar quemar cualquier componente del aparato.
Figura 11. Instalación correcta de una válvula de control electrónica.
Durante el proceso de instalación nunca se debe asumir nada, siempre se debe ejercer una labor de supervisión sobre cada tarea y contar con herramientas imprescindibles como el multímetro o sensores de temperatura. Algunos de los puntos a revisar son:
1. La continuidad.
2. El voltaje (que llegue a 24 V o 120 V).
3. La señal de control.
4. La temperatura.
5. Revisar que no existen fugas en la instalación.
6. El sentido del flujo.
7. Revisar que la válvula abra y cierre de forma correcta.
Avances tecnológicos
Las válvulas de control se vuelven cada día más sofisticadas. En la actualidad, todos quieren saber la carga térmica y la cantidad de energía que se consumen en unidades terminales como las manejadoras de aire. Es por ello que las válvulas de balanceo ya casi no se utilizan, pues ahora existen válvulas de presión independiente que se autobalancean.
El desarrollo tecnológico apunta hacia la adquisición de datos para saber que está sucediendo y saber dónde y cuánta energía se consume. Algunos puntos clave son:
1. La medición de los BTU. En el sector comercial ahora se precisa saber exactamente cuánta energía con- sume cada local.
2. El balanceo dinámico. En el sector residencial esto permite garantizar el confort de todos los sistemas de aire acondicionado.
3. Control del Delta T. Este es un fenómeno que surge por un mal balanceo hidrónico.
Si bien en el pasado los instaladores y prestadores de servicio no tenían porqué conocer este tipo de aspectos, hoy en día el sector de la refrigeración y el aire acondicionado (RAC) se enfrenta a una mayor especialización que exige no sólo saber cómo instalar los elementos mecá- nicos, sino entender qué está pasando con el sistema. Esto sin mencionar que una correcta instalación desemboca en el ahorro energético tanto en el bombeo como en la carga térmica.
Figura 12. Diagrama del agua de entrada y salida en manejadoras de aire.
Beneficios de instalar la válvula en el retorno de las manejadoras de aire
En la Figura 12 se muestran los componentes mínimos de una manejadora de aire que tienen que ver con la instalación. Se observa también la válvula y los sensores de temperatura. En la manejadora de aire también podemos ver el water in (agua de entrada) y el water out (agua de salida). Esto quiere decir que el sentido del agua tiene que llegar primero por la parte de abajo y después salir por la parte de arriba. En los ventiladores o fan and coils el proceso sucede al revés.
Siempre es recomendable instalar la válvula en el retorno de las manejadoras de aire, ya que genera varios beneficios.
Uno de ellos es que el golpe de ariete, que recibe el serpentín, por lo que así no se daña la válvula. Cabe recordar que en México normalmente se utiliza el enfriamiento y no tanto la calefacción. En consecuencia, la tubería se mantiene más fría y es más propensa a que se for- me la condensación en la inyección que en el retorno. Con esta distribución de los elementos en la manejadora de aire podemos garantizar que el serpentín siempre se encuentre inundado, aunque la válvula se encuentre cerrada.
Otro punto importante para la instalación es contar con válvulas eliminadoras de aire dentro de la tubería de retorno para evitar que se formen burbujas de aire, ya que estas pueden perjudicar la medición. También las válvulas de seccionamiento son útiles para evitar el desperdicio de agua.
Por último, es necesario que la revisión final de la instalación la realice un supervisor que no haya participado en la instalación. Hoy en día, los constan- tes avances tecnológicos exigen a los instaladores y prestadores de servicio estar actualizados en el uso de nuevas tecnologías, conocer los protocolos de comunicación de los equipos y valerse de las plataformas de aprendizaje y de aplicaciones móviles. El aprendizaje constante y el acceso a un sinfín de información son decisivos para lograr el éxito en cada una de las instalaciones.
Raúl Contreras Badillo
Ingeniero mecánico por el Instituto Politécnico Nacional y diseñador HVAC por la Universidad de Phoenix. Actualmente, se desempeña como consultor regional de Aplicaciones para América Latina en Belimo Air Controls.
