Válvula de seguridad en el sistema de calefacción: tipos, función, esquemas e instalación
Debido a un funcionamiento incorrecto, fluctuaciones de temperatura y picos de presión, pueden ocurrir fallas en el funcionamiento de los sistemas de calefacción autónomos. Las consecuencias negativas en estas situaciones son críticas: desde la avería de componentes individuales hasta la destrucción de edificios y una amenaza grave para la vida.
Una válvula de seguridad en el sistema de calefacción ayuda a eliminar riesgos peligrosos. ¿Qué es y cuál es su principio de funcionamiento? Estas preguntas las abordaremos en nuestro artículo. También analizaremos los tipos de estas válvulas e indicaremos las principales diferencias entre ellas, revisaremos las reglas de instalación en el sistema de calefacción y proporcionaremos recomendaciones para la selección y ajuste de la válvula de seguridad.
Contenido del artículo:
¿Para qué sirve la válvula de seguridad?
Los sistemas de calefacción se llenan con agua, cuya temperatura es de aproximadamente 15 grados. Al circular por un circuito cerrado, el refrigerante se calienta, aumentando significativamente su volumen. En este momento, la presión ejercida sobre la superficie interior de las tuberías y los dispositivos instalados en el sistema aumenta considerablemente.
La superación del límite permitido, en la mayoría de los casos más de 3,5 bares, conlleva:
- fugas en los puntos de unión de las partes de la tubería;
- daños o roturas de elementos de conexión y tuberías fabricadas con polímeros;
- explosión del tanque de la caldera;
- cortocircuito del equipo eléctrico en la sala de calderas.
El mayor riesgo de situaciones de emergencia es característico de las calderas de combustible sólido, en las que es difícil regular la potencia de transferencia de calor.
El rendimiento de los equipos eléctricos y de gas se ajusta rápidamente desde los niveles iniciales hasta los máximos y viceversa. A menudo, cuentan con automatismos de seguridad que desconectan los elementos de trabajo cuando se producen aumentos excesivos de temperatura.
La intensidad de la combustión de leña, carbón y otros tipos de combustible en una caldera de combustible sólido se ajusta mediante la apertura/cierre de la compuerta. Sin embargo, la potencia de transferencia de calor no cambia de inmediato, sino gradualmente. Debido a la inercia del generador de calor, el refrigerante líquido puede sobrecalentarse significativamente.
Cuando la leña en la cámara se calienta bien, llevando el agua de la red a las marcas de temperatura necesarias, se cierra el acceso de aire y la llama activa comienza a extinguirse.
Sin embargo, en estado incandescente, la cámara de combustión continúa liberando el calor acumulado. Al alcanzar 90-95 grados, el refrigerante hierve y desencadena una inevitable e intensa formación de vapor. Como resultado, se provoca un aumento brusco de presión.
Es precisamente en tales circunstancias cuando entra en funcionamiento la válvula de seguridad. Al alcanzar el parámetro límite de presión, abre el obturador, liberando el camino hacia el exterior para el vapor formado. Después de la estabilización de los valores, la válvula se cierra automáticamente y vuelve a entrar en modo de reposo.
Su instalación es obligatoria no solo para calderas de combustible sólido, sino también para calderas de vapor y estufas equipadas con circuito de agua. Muchas modificaciones del equipo de calefacción se suministran con este dispositivo ya en la etapa de fabricación. A menudo, esta válvula es uno de los elementos del grupo de seguridad. Normalmente, el dispositivo se inserta directamente en el intercambiador de calor o se instala en la tubería cerca de la caldera.
Variedades de dispositivos y principio de funcionamiento
La construcción de la válvula de alivio incluye dos componentes obligatorios: una pieza de cierre compuesta por un asiento y un obturador, y un generador de fuerza. Se distinguen varios tipos de equipos con sus propias características. Se clasifican según ciertos criterios.
Clasificación #1 — según el mecanismo de presión
En sistemas de calefacción de casas particulares, apartamentos e instalaciones industriales de pequeña potencia, se prefiere el tipo de producto de resorte.
El dispositivo se caracteriza por una construcción simple y confiable, dimensiones compactas, la posibilidad de combinación con otros elementos del bloque de seguridad y un precio asequible. La fuerza de compresión del mecanismo de resorte depende del parámetro de presión al que se activa la válvula. El rango de ajuste está influenciado por la elasticidad del propio resorte.
El principio de funcionamiento de las válvulas de seguridad de resorte es el siguiente:
- El obturador del dispositivo es afectado por el flujo de agua;
- El movimiento del refrigerante está limitado por la fuerza del resorte;
- La presión crítica supera la fuerza de compresión, levantando el vástago del carrete hacia arriba;
- El líquido se envía al tubo de salida;
- El volumen interno de agua se estabiliza;
- El resorte cierra el obturador, devolviéndolo a su posición original.
El cuerpo del dispositivo de resorte se fabrica con latón de alta resistencia de calidad, utilizando tecnologías y métodos de estampado en caliente. En la fabricación del resorte se utiliza acero. La membrana, los sellos y el mango se fabrican a partir de polímeros.
Algunas marcas comerciales fabrican equipos con ajustes de fábrica ya establecidos. También hay en la gama modelos que se ajustan en el lugar de instalación durante el período de puesta en marcha.
Los dispositivos de seguridad de palanca y contrapeso no están tan extendidos. Rara vez se instalan en sistemas autónomos privados con caldera. Su uso se concentra en el sector industrial, en grandes fábricas donde el diámetro de las tuberías es de al menos 200 mm.
La fuerza sobre el vástago en estos mecanismos no la proporciona un resorte, sino un contrapeso colgado de una palanca. Este se desplaza a lo largo de la palanca, regulando la fuerza con la que el vástago presionará contra el asiento.
La válvula de palanca y contrapeso se abre cuando la presión del medio desde la parte inferior del obturador supera los valores ejercidos por la palanca. Después, el agua sale a través de un orificio de descarga especial.
La presión de disparo, así como el rango de ajuste, están determinados por la longitud de la palanca y la masa del contrapeso. Los dispositivos de seguridad de palanca no son inferiores a los de resorte en cuanto a fiabilidad, pero son más caros. Estos dispositivos se instalan en piezas de conexión de tuberías con bridas con un diámetro nominal de 50 o más.
Clasificación #2 — según la altura de elevación del obturador
En las válvulas de seguridad de baja elevación, el obturador se eleva no más de 0,05 veces el diámetro del asiento. El mecanismo de apertura en este tipo de equipos es proporcional.
Se caracteriza por una baja capacidad de flujo y la construcción más simple. El equipo de baja elevación se utiliza en recipientes con medio líquido.
En los dispositivos de levantamiento completo, la elevación del obturador es mayor. Esto significa que su capacidad de paso es mucho mejor que la de la opción anterior, por lo que son capaces de descargar volúmenes más grandes de excedente de refrigerante.
Clasificación #3 — según la velocidad de activación
La tapa del obturador de las válvulas de seguridad proporcionales se abre gradualmente. Por lo general, la magnitud de apertura es proporcional al aumento de la presión ejercida sobre la superficie interna. Simultáneamente con la elevación del mecanismo, los volúmenes de refrigerante descargado aumentan suavemente.
El diseño de los dispositivos no limita las posibilidades de su uso en medios compresibles, pero sin embargo predominan en sistemas con agua y otros líquidos.
La particularidad de las válvulas de dos posiciones es la actuación instantánea con apertura completa una vez alcanzadas las marcas límite de presión en el sistema, en las que se abre el obturador del dispositivo de seguridad.
Los especialistas recomiendan operar estos dispositivos en medios compresibles. Entre sus principales desventajas se incluye la presencia de autooscilaciones características del obturador.
Al instalar una válvula de dos posiciones en un sistema de calefacción con refrigerante líquido, se debe tener en cuenta que durante la apertura brusca del obturador se producirá una descarga de gran cantidad de agua.
Debido a esto, la presión caerá demasiado rápido. La válvula se cerrará instantáneamente, lo que provocará un golpe de ariete. Los dispositivos proporcionales no causan tales riesgos.
Características de las válvulas de emergencia de tres vías
Por separado, vale la pena hablar de un dispositivo no tan conocido para los consumidores: una válvula de tres vías con conmutador manual o eléctrico. Se utiliza en sistemas de calefacción con circuitos de baja temperatura.
El diseño de los dispositivos de seguridad cuenta con tres aberturas, una de entrada y dos de salida. Los flujos del medio son controlados por una compuerta en forma de bola o vástago. El líquido en movimiento se redistribuye mediante rotaciones.
Imaginemos una situación: en la casa se ha implementado un esquema de calefacción con un sistema de radiadores comunes y suelo radiante. Los requisitos técnicos para el funcionamiento de la segunda opción contemplan temperaturas no demasiado altas del refrigerante.
La caldera calienta el agua en el mismo régimen de temperatura para todos los sistemas. En tales condiciones, surge la necesidad de un dispositivo de redistribución, cuyas tareas son perfectamente manejadas por una válvula de tres vías.
Él se encarga de las siguientes funciones:
- delimitación de áreas;
- distribución de la densidad de flujo por zonas;
- facilitar la mezcla del fluido caloportador de las ramificaciones principales de ida/retorno para enviar al circuito de suelo radiante agua más fría que a los radiadores.
Para no tener que controlar constantemente la temperatura del medio por sí mismo, es necesario prestar atención a los modelos de válvula equipados con servoactuador.
Este dispositivo funciona mediante un sensor instalado en el circuito de baja temperatura. Cuando cambian las marcas de temperatura, se activa el mecanismo de cierre, que abre o cierra el suministro de líquido desde el retorno.
Más detalladamente sobre las variedades de la válvula de tres vías para calefacción y los criterios de su selección, hemos hablado en el siguiente artículo.
Consejos para elegir el modelo óptimo
Antes de decidirse por un equipo de protección específico, es necesario familiarizarse detalladamente con las características técnicas de la instalación de la caldera.
No debe descuidar el estudio de las instrucciones del fabricante, en las que se indican todos los valores límite.
Varios criterios juegan un papel decisivo en la elección del dispositivo de calefacción:
- Rendimiento de la caldera.
- Presión máxima permitida del medio para la potencia térmica del equipo de calefacción.
- Diámetro de la válvula de seguridad.
Se debe verificar que el regulador de presión del dispositivo tenga un rango que incluya los parámetros de la caldera en cuestión. La presión de disparo debe ser un 25-30% mayor que el valor de trabajo requerido para el funcionamiento estable del sistema.
El diámetro de la válvula de seguridad no puede ser menor que la conexión del tubo de entrada. De lo contrario, la resistencia hidráulica constante no permitirá que el protector cumpla plenamente sus funciones directas.
El material óptimo para la fabricación del equipo es el latón. Posee un bajo coeficiente de expansión térmica, con lo que se evita la destrucción del cuerpo debido a los efectos de la alta presión.
El bloque regulador se fabrica con materiales plásticos termorresistentes que mantienen la rigidez necesaria incluso en contacto con líquido hirviendo.
Reglas de instalación y ajuste
Si planea instalar por sí mismo una válvula de seguridad para calefacción, debe preparar un juego de herramientas con antelación. En el trabajo no puede prescindir de llaves ajustables y de tuercas, destornillador de cruz, alicates, cinta métrica y sellador de silicona.
Antes de comenzar el trabajo, es necesario determinar un lugar adecuado para la instalación. Se recomienda fijar la válvula de seguridad en la tubería de suministro cerca del tubo de salida de la caldera. La distancia óptima entre los elementos es de 200-300 mm.
En la documentación normativa que acompaña a cada dispositivo, el proceso de instalación suele describirse paso a paso.
Algunas reglas clave de instalación son invariables para todos los tipos de válvulas:
- Si la válvula de seguridad no se instala como parte del grupo de seguridad, se coloca un manómetro cerca de ella;
- En las válvulas de resorte, el eje del resorte debe tener una posición estrictamente vertical y estar ubicado debajo del cuerpo del dispositivo;
- En el equipo de palanca y peso, la palanca se coloca horizontalmente;
- en el tramo de tubería entre el equipo de calefacción y el dispositivo de seguridad no se permite la instalación de válvulas de retención, grifos, compuertas ni bombas de circulación;
- Para evitar daños en el cuerpo al girar la válvula, se debe aplicar la llave desde el lado donde se realiza el atornillado;
- El tubo de drenaje que desvía el refrigerante a la red de alcantarillado o a la tubería de retorno se conecta a la boquilla de salida de la válvula;
- La boquilla de salida se conecta al alcantarillado no directamente, sino incluyendo un embudo o un sumidero;
- en sistemas donde la circulación del líquido se produce según un esquema natural, la válvula de seguridad se coloca en el punto más alto.
El diámetro nominal del dispositivo se selecciona según las metodologías desarrolladas y aprobadas por Gostejnadzor. Para resolver esta cuestión, es más razonable solicitar la ayuda de profesionales.
Si no existe esa posibilidad, se puede intentar utilizar programas en línea especializados para el cálculo.
El ajuste de la válvula se ve afectado por el tipo de construcción de presión. En los dispositivos de resorte hay una tapa. La compresión previa del resorte se ajusta girándola. La precisión de ajuste de estos productos es alta: +/- 0,2 atm.
En los dispositivos de palanca, los ajustes se realizan aumentando la masa o moviendo la carga.
Después de 7-8 activaciones en el dispositivo de emergencia instalado, el resorte y el disco se desgastan, lo que puede comprometer la estanqueidad. En tal caso, es recomendable reemplazar la válvula por una nueva.
Conclusiones y video útil sobre el tema
¿Cómo está construida y de qué está compuesta la válvula de seguridad?
Válvula de emergencia en el grupo de seguridad:
Más información sobre la selección e instalación de la válvula de seguridad óptima:
La válvula de seguridad es un equipo simple y confiable que permite proteger la vivienda de situaciones de emergencia imprevistas que ocurren en los sistemas de calefacción. Para ello, basta con seleccionar un dispositivo de calidad con parámetros adecuados y luego realizar su correcto ajuste e instalación.
¿Está eligiendo una opción adecuada de válvula de seguridad para su sistema de calefacción? ¿Quizás le quedan preguntas cuyas respuestas no encontró en el material anterior? Hágalas a nuestros expertos dejando un comentario debajo del artículo.
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Instalé calefacción con caldera eléctrica en mi casa. Al montar el sistema, realmente es importante prestar atención a la válvula de seguridad. Mi área calefaccionada es pequeña, la pendiente está establecida según la norma, por lo que ajusté la presión del sistema a 1,8 bares. Sin embargo, no descuidé la seguridad e instalé la válvula. Cuando la presión aumenta a 2,1 bares, automáticamente purga el aire. No la ajusté más porque los radiadores son chinos y no sé cómo se comportarán. Al menos estoy seguro de que no habrá ruptura por exceso de presión en el sistema.
El tema es útil para los aficionados a la instalación independiente de ciertos aparatos y estructuras. Por ejemplo, al comprar un calentador de agua, en la mayoría de los casos el kit no incluye una válvula de seguridad. La persona realiza la instalación y conexión por sí misma, y por desconocimiento no añade la válvula. En cualquier calentador, la protección garantizada contra el sobrecalentamiento podría no funcionar, y sin la descarga de presión se produciría un sobrecalentamiento o un golpe de ariete; no hace falta adivinar el resultado.