Válvula de 3 vías hvac: aplicaciones, criterios de selección y orientación práctica

Un operario de planta llama porque en una zona sopla aire frío una mañana cuando la caldera lleva dos horas funcionando. El serpentín está limpio, la bomba está funcionando y la válvula de tres vías que alimenta ese serpentín no se ha movido desde que se instaló. Ese componente decide si el serpentín ve agua caliente, agua fría o una combinación de los dos, y cuando se pega, se canaliza al revés o está conectado a la señal incorrecta, toda la zona lo sigue.

En un sistema HVAC, una válvula de 3 vías es un dispositivo de enrutamiento de flujo con tres puertos: un puerto común y dos puertos derivados. Hace uno de dos trabajos. Mezcla dos corrientes en una o desvía una corriente en dos. El trabajo que realiza, cómo están dispuestos los puertos internos y cómo se controla el actuador importan mucho más que el tamaño de la tubería estampado en el cuerpo. Si logra corregir esos tres puntos, la válvula se convertirá en una parte silenciosa y confiable del circuito. Si se equivocan, ningún equilibrio arreglará la zona.

Qué hace una válvula de tres vías en un circuito HVAC

La respuesta corta es que una válvula de tres vías cambia el camino que toma el agua, no la cantidad de agua en el sistema. En una válvula mezcladora, dos flujos de entrada ingresan a los puertos de derivación y salen por el puerto común como una corriente mezclada, y la posición del tapón, bola o disco establece la relación entre las dos entradas. En una válvula desviadora, el flujo ingresa al puerto común y sale por un puerto derivado u otro, con posiciones intermedias que dividen el flujo entre ellos.

Esa diferencia decide dónde se utiliza cada estilo. Los cuerpos mezcladores se adaptan al control del serpentín, donde una corriente primaria cálida y una corriente de retorno más fría se mezclan hasta la temperatura de suministro que necesita el serpentín. Los cuerpos desviadores se adaptan al servicio de derivación, donde el flujo debe enviarse alrededor de un serpentín, y al servicio de cambio, donde un enfriador y una caldera comparten la misma unidad terminal.

Mezclar o desviar: una decisión que no se puede revertir en el sitio

Los cuerpos no son intercambiables. En una válvula mezcladora, el puerto común es la salida. En una válvula desviadora, el puerto común es la entrada. Instale un cuerpo desviador como mezclador y el agua puede cruzar directamente de un puerto de derivación al otro, por lo que el serpentín funciona a la temperatura incorrecta sin importar lo que haga el actuador. Este es uno de los errores de campo más comunes y se muestra como una bobina que nunca alcanza el punto de ajuste mientras la válvula parece estar funcionando correctamente.

Las válvulas de tres vías estilo bola añaden otra capa. Una bola de puerto L conecta el puerto común a una rama a la vez y puede cerrar el tercer puerto. Una bola de puerto T puede conectar el puerto común a ambas ramas a la vez, por lo que es posible un flujo completo a través de cualquiera de las rutas o como una división entre ellas, pero el puerto común no se puede aislar de ambas ramas al mismo tiempo.

Vale la pena copiar cuatro líneas de la hoja de datos en el envío antes de realizar cualquier pedido:

• Qué puerto es el puerto común y si es la entrada o la salida.
• Qué puertos están abiertos, cerrados o parcialmente abiertos en cada extremo del recorrido.
• El coeficiente de flujo en la posición de viaje de diseño, no solo el tamaño del puerto.
• La posición de falla, es decir, adónde va la válvula cuando se pierde la energía o la señal.

Dimensionamiento de una válvula de tres vías: el coeficiente de flujo supera al tamaño de la tubería

Dimensione la válvula según el flujo que debe pasar en las condiciones de diseño, no según el diámetro de la tubería en la que se asienta. Una válvula que se adapta al tamaño de la línea generalmente está sobredimensionada. Cuando un cuerpo es demasiado grande, el tapón hace la mayor parte de su trabajo en el primer 20 por ciento del recorrido, pequeños cambios de señal producen grandes cambios de flujo y la zona oscila alrededor del punto de ajuste toda la tarde.

El número de trabajo es el coeficiente de flujo. En unidades estadounidenses, Cv es el flujo en galones por minuto que pasa a través de una válvula completamente abierta con una caída de presión de 1 psi. En unidades métricas la misma idea aparece como Kvs, usando metros cúbicos por hora con una caída de 1 bar. La relación es simple: Cv es igual al flujo de diseño en galones por minuto dividido por la raíz cuadrada de la caída de presión en psi.

La práctica hidrónica generalmente apunta a una caída de presión a través de la válvula de control del 25 al 50 por ciento de la caída total en esa rama, que en muchos circuitos de bobina cae entre 3 y 5 psi. Eso le da a la válvula suficiente autoridad para controlar el serpentín sin desperdiciar energía de la bomba. Una cotización que enumera sólo el tamaño del puerto, el tipo de conexión y el material del cuerpo deja sin verificar el número más importante.

Actuadores y señales de control

Haga coincidir el actuador con el controlador antes de que se envíe el pedido, porque el cuerpo y el actuador suelen ser artículos separados. Tres tipos de señales cubren la mayor parte del trabajo de HVAC:

1. Dos posiciones, encendida o apagada, para cambio y servicio de derivación donde la válvula solo necesita ubicarse en un extremo de la carrera.
2. Flotante o de tres cables, donde el controlador abre y cierra la válvula y el actuador mantiene la posición cuando se corta la energía.
3. Modulante, generalmente de 0 a 10 V o de 4 a 20 mA, donde la válvula debe mantener una posición intermedia para mezclar la temperatura del suministro.

Luego, dos detalles deciden si la válvula realmente funciona. El par y la clasificación de cierre son lo primero: una válvula que no puede cerrarse contra la presión diferencial de la bomba tendrá fugas a través del asiento incluso cuando el actuador informe una posición cerrada, lo que aparece como una zona que nunca se cierra por completo. La posición fallida viene en segundo lugar. Los actuadores de retorno por resorte impulsan la válvula a un puerto conocido en caso de pérdida de energía, y la elección correcta depende de si una bobina defectuosa debe dejarse en calefacción, refrigeración o derivación. Verifique también el voltaje, ya que los actuadores de voltaje de línea y de 24 V no son intercambiables en la regleta de terminales.

Válvulas de tres vías en equipos de aire acondicionado y refrigeración

No todas las válvulas de tres vías se encuentran en un circuito hidrónico. Los sistemas de refrigeración y aire acondicionado divididos utilizan válvulas de servicio de tres puertos en la unidad exterior. Un puerto se conecta al sistema, el otro al conjunto de líneas y el tercero, a menudo llamado puerto de manómetro o de servicio, le brinda al técnico un lugar para conectar un colector para evacuación, carga y controles de presión. Estos cuerpos son normalmente de latón, con conexiones de cobre o accesorios abocardados, y la tapa del puerto de servicio permanece sellada durante el funcionamiento normal. Un artículo separado explica Qué hace una válvula de tres vías de aire acondicionado durante la evacuación y la carga.

Válvula de tres vías de aire acondicionado para control de flujo de refrigerante Esta válvula de latón o acero inoxidable cambia la dirección del refrigerante y efectúa el flujo para enfriar o calentar, con conexiones DN6-DN20 y un puerto de servicio opcional. Ver producto →

Las válvulas de control de flujo de tres vías desempeñan un papel diferente en equipos compactos. Dividen o redirigen el refrigerante entre circuitos para que la capacidad se pueda configurar sin detener el compresor, y se seleccionan con la misma lógica de coeficiente de flujo que se usa para los cuerpos hidrónicos, ajustados según las propiedades del refrigerante y las presiones de operación.

Válvula de tres vías de control de flujo de aire acondicionado Esta válvula cambia la dirección del refrigerante y ajusta el flujo escalonado para enfriar o calentar, con conexiones DN6-DN20 y un puerto de mantenimiento opcional. Ver producto →

Las válvulas de tipo dividido se ubican en el límite entre las secciones interior y exterior, donde un técnico necesita tanto una conexión permanente como un punto de acceso de servicio en un cuerpo compacto de latón. El tipo de conexión, el estándar de rosca y el tamaño del puerto de carga son los detalles que vale la pena confirmar con el dibujo antes de realizar el pedido.

Válvula de tres vías para aire acondicionado tipo split Esta válvula de sistema dividido cambia la dirección del refrigerante para enfriar o calentar y puede incluir un puerto de servicio para prueba de presión o reabastecimiento. Ver producto →

Comprobaciones de instalación y puesta en marcha que evitan devoluciones de llamadas

La mayoría de los problemas de válvulas de tres vías reportados durante el primer mes son problemas de instalación más que defectos del producto. Una breve rutina de puesta en marcha los detecta casi todos:

• Lave la línea antes de que entre la válvula, ya que la soldadura, las incrustaciones de la tubería y las virutas de rosca son la causa principal de un asiento rayado.
• Retire el actuador antes de soldar y proteja el cuerpo del calor para que los sellos del vástago no se dañen.
• Siga la flecha de flujo en el cuerpo, que marca la orientación del puerto común y es el error de tubería más común.
• Sostenga los cuerpos más grandes con un soporte para que el peso de la tubería no cargue el cuerpo de la válvula.
• Golpee la válvula en todo su rango con el controlador antes de equilibrar el bucle y observe el recorrido del vástago.
• Registre las temperaturas de suministro y retorno a través del serpentín después de un ciclo de carga completo, no cinco minutos después del inicio.

Si la bobina no responde, mida la señal del actuador en los terminales de válvulas en lugar de en el panel. Una señal que se lee correctamente en el controlador puede llegar al actuador como un voltaje mucho más bajo a través de un tendido de cable largo y de tamaño insuficiente, y la válvula permanecerá quieta sin que se muestre ninguna falla en ninguna parte.

Problemas comunes y lo que le dicen los síntomas

El diagnóstico se vuelve más rápido cuando se trata el síntoma como una pista sobre qué parte ha fallado. Los desechos y las incrustaciones generalmente causan errores de posición y ruido, mientras que las fallas del actuador generalmente no causan ningún movimiento.

Tres reglas cubren la mayor parte del riesgo con una válvula de tres vías HVAC. Confirme si el trabajo necesita mezclarse o desviarse antes de ordenar o canalizar algo. Dimensione el cuerpo según el coeficiente de flujo al flujo de diseño en lugar de según el diámetro de la tubería. Haga coincidir la señal del actuador, el torque y la posición de falla con el controlador y el circuito. Todo lo demás, desde la elección del material hasta los intervalos de mantenimiento, se deriva de esas tres decisiones.

En los circuitos hidrónicos, la válvula es un dispositivo de control y debe tratarse como tal. En trabajos de refrigeración y aire acondicionado split, también es un punto de acceso al servicio, por lo que la disposición del puerto y el estado de la tapa son importantes cada vez que se evacua o carga un sistema. Tener a mano actuadores de repuesto y un pequeño stock de los tamaños de cuerpo más utilizados acorta el tiempo de inactividad, porque un actuador defectuoso suele ser la pieza más rápida de reemplazar.

Si está especificando válvulas de tres vías para una línea de productos de refrigeración o aire acondicionado y necesita cuerpos que coincidan con un dibujo existente, nuestro equipo puede trabajar a partir de su muestra o especificación. Enviar el diseño del puerto, el requisito de flujo y el tipo de conexión y le responderemos con la configuración correspondiente.