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La opinión de: Jesús de Lara - Director Gerente de Tour & Andersson
Es frecuente, entre quienes diseñan y montan redes de distribución de agua para instalaciones de aire acondicionado, mostrar dudas sobre la conveniencia de unir entre sí los colectores de impulsión y retorno, correspondientes a la interfase entre los sistemas de producción y distribución. O entre aquellos pertenecientes a circuitos secundarios y terciarios, en plantas de mayores proporciones. Aún más, habiendo admitdo la necesidad de este bypass de unión; ¿cuáles son sus criterios de diseño?  Directamente, y relacionada con esta última cuestión, se suscita la duda de si, a pesar de todo, una válvula de asiento colocada en la tubería de unión entre colectores es necesaria. Su justificación, por parte de quienes la adoptan, está basada en la siguiente observación: “en último extremo nos permite equilibrar las presiones entre colectores.” ¿Es tal vez más apropiada para este propósito una válvula antirretorno?
Así planteada toda esta serie de cuestiones, sus respuestas se encuentran implícitamente contestadas ¡atendiendo a cada una de las funciones que los colectores de presión diferencial nula desempeñan dentro de la red de distribución de agua.
La primera y fundamental, que por si sola justifica su necesidad (a partir de la existencia de sistemas primarios y secundarios) es eliminar interferencias hidráulicas entre bombas, grupos de producción, unidades terminales, válvulas de control, etc. Además, derivada de esta primera función se les puede asociar una gran utilidad en el control de la potencia instalada. Esto condicionará su ubicación en la interfase entre los diferentes sistemas. Por último, correctamente dimensionados y construidos, los depósitos de inercia, o incluso los tanques de acumulación de agua fría o caliente, pueden atender también este doble propósito.
1. INTERFERENCIAS ENTRE CIRCUITOS
Cuando varias bombas impulsan agua sobre una resistencia común, toda variación de caudal en un circuito modifica el caudal en los demás.
Examinemos el caso de la Figura 1. Al abrir la válvula de las tres vías V1, el caudal qT aumenta, así como la presión diferencial entre A” y “B”. Este aumento “ pAB” reduce el caudal en los demás circuitos, determinando una reacción compensadora de las válvulas de control. En consecuencia, se corre el riesgo de generar oscilaciones de bombeo e inestabilidad en el conjunto de la instalación.
Cuando unidades de producción son interactivas, la puesta en marcha de una de ellas provoca una drástica reducción del caudal en las demás, afectando al control de la temperatura de impulsión. En grupos de frío tal reducción de caudal de agua puede conducir a la formación de hielo en el evaporador, antes que su propio bucle de control tenga tiempo de reaccionar. Las consecuencias son fácilmente imaginables.
Sea “h” la menor de las alturas manométricas de las bombas afectadas (fig.1); “qIC” su caudal de diseño y
“Apmax”, la presión máxima entre los puntos “A” y “B”. Se supone que la instalación está equilibrada para las condiciones de cálculo.
Haciendo  . cuando el circuito en cuestión funciona sólo, su caudal aumenta en la proporción dada por la siguiente expresión:
 En la Figura 2 se representan algunos de estos valores.Si se acepta una variación interactiva de caudal no superior al 20%, la presión diferencial “ApAB” máxima admisible debe ser (en promedio y dependiendo del tipo de curva de bomba) inferior al 30% de la altura manométrica de la menor de las bombas concurrentes.
No estando los circuitos equilibrados y poseyendo una resistencia común grande, la presión diferencial en esta zona puede hacerse superior a la altura manométrica de una de las bombas, dejando sin agua al circuito correspondiente e incluso alimentándolo en sentido contrario, si no se han instalado válvulas antirretorno, o estas funcionan deficientemente. En calefacción se constata entonces una temperatura del agua en el retorno superior a la de impulsión.
En refrigeración ocurre lo inverso. Esta situación se presenta, generalmente, cuando se subestima la pérdida de carga del circuito común a la hora de seleccionar las bombas de los diferentes circuitos.
2. LA TUBERÍA DE BY-PASS
 Un medio simple y eficaz que permite reducir o eliminar las interferencias consiste en intercalar una tubería de by-pass “AB” entre las unidades de producción y los circuitos de distribución. Figura 3.
Ahora, este conducto constituye el elemento común. Al ser su pérdida de carga depreciable, los problemas de interferencia quedan eliminados. Evidentemente, las calderas y grupos de frío deben estar alimentados por bombas primarias. Su caudal se mantiene constante. La puesta en funcionamiento de una segunda caldera o grupo de frío no tiene influencia sobre el caudal de la primera. Las bombas primarias no pueden afectar a los caudales secundarios, al no poder generar entre “A” y “B” ninguna diferencia de presión. Por la misma razón, las bombas secundarias no pueden alterar el caudal de los grupos de producción.
 La situación ahora se plantea doble: por un lado, si la sección del bypass es insuficiente (como puede suceder colocando y “regulando” una válvula de asiento en él) se provocan interactividades; en caso contrario, se corre el riesgo de generar bicirculaciones por el interior del bypass (Figura 4)
Es práctica habitual sobredimensionar el conducto AB, no por ser necesario para evitar problemas de interferencias, pero sí para beneficiarse de un “volante de inercia térmica”, particularmente útil a cargas reducidas.
En calefacción con calderas convencionales, se mejora el control de la temperatura de salida del agua. Como regla general, se establece un volumen tampón de 3 litros por kW de potencia de la mayor de las calderas instaladas. En aire acondicionado, el sobredimensionado del bypass constituye, asimismo, un tampón que evita a los grupos de frío trabajar en ciclos cortos de arranque y parada, cuando la demanda de la instalación es pequeña. Para permitir a cada grupo funcionar a plena carga durante un período de tiempo de al menos 15 minutos, el volumen de acumulación expresado en m3, debe ser, al menos, igual a la potencia de producción al grupo de frío mayor de los instalados, expresada en kW, dividida por 25 (1m3 por cada 25 kW.)
En ninguno de los casos anteriormente expuestos el bypass puede sobredimensionarse sin límites, pues se corre el riesgo de obtener una bicirculación total o parcial (Figura 4), siendo esta última mucho más frecuente, y sin embargo mucho más difícil de detectar.
 Un tipo de conexión del depósito a la red que permite tanto eliminar la bicirculación como aprovechar con eficacia el volumen de agua es el denominado “en diagonal” y que se muestra en la Figura 5. Prescindiendo de la función de “volante térmico” asociada al colector, el dimensionado del conducto “AB” no es crítico.
Una velocidad del agua en él del orden de 0.5 m/s puede considerarse razonable. En realidad, no “toma” más agua que la correspondiente a la diferencia entre los caudales de producción y distribución.
Pero, ¿qué caudales son estos? La respuesta no es inmediata y dependerá no sólo del tipo de distribución secundaria (a caudal constante o variable) adoptado, sino, en último extremo, del tipo de control ejercido sobre las unidades terminales. En cualquier caso, las condiciones de diseño que evitan interactividades seguirán vigentes: una pérdida de carga en el colector inferior a 0.3 hmin y una velocidad para este caudal del orden de 0.5 m/s aproximadamente.
Si el sistema de distribución es a caudal constante, el máximo que circulará por el by-pass será el debido al número de grupos de producción instalados, menos uno. Ciertamente es posible que, durante periodos cortos de tiempo, sea el 100% de los grupos. En este caso, las bombas primarias no funcionarían, ni en la instalación existiría demanda, por lo cual el riesgo de interactividad no afectaría al funcionamiento intrínseco de la planta. El caso de distribución a caudal variable será analizado en la segunda parte de este artículo.
3. DISEÑOS
 Un diseño frecuentemente adoptado de colectores es el mostrado en la Figura 5. Sin tener en cuenta si la instalación ha sido dimensionada con un factor de simultaneidad de uso, a máxima demanda, establecida la compatibilidad, el caudal de los grupos de producción coincide con el de la distribución y por tanto la circulación por el by-pass deberá ser nula.
A cargas parciales, es decir, cuando la temperatura media de retorno del agua alcanza un determinado valor, el sistema de control ordena parar un grupo de producción. En este momento se inicia una circulación del caudal de agua correspondiente a este grupo, en el sentido mostrado en la Figura 6, que afecta sistemáticamente a una determinada zona de la instalación. El primer “remedio a esta asimetría” consiste en no parar el grupo de bombeo aunque su enfriadora no funcione. Pero, ¿tiene realmente sentido consumir energía y horas de vida de un equipo cuando no es necesario?
  Una sencilla solución que resuelve este problema es disponer el conexionado de tuberías como se indica en la Figura 7. De este modo se eliminan las “zonas desfavorecidas” y la temperatura de impulsión, como corresponde a un sistema de caudal constante, es superior o inferior (frío/calor) a la de la producción. Pero ciertamente esto ocurre a cargas parciales.
Otro diseño que mantiene y soluciona la situación se muestra en la Figura 8. El agua de retorno se mezcla con la de producción antes de alcanzar el colector de impulsión, homogeneizando así las temperaturas y eliminando la existencia de zonas favorecidas y desfavorecidas.
4. DIFERENTES LOCALIZACIONES DEL BY-PASS
Atendiendo al concepto de interactividad, la posición del by-pass entre los sistemas de producción y distribución que se muestra en las figuras 3, 9, y 10 es irrelevante.
Figura 8: Posición que homogeneiza las temperaturas a cargas parciales.Sin embrago, para el correcto funcionamiento de la instalación, en el control de la potencia de los grupos de frío / calderas y la acumulación de energía (en su caso) es fundamental su correcta ubicación en la red de tuberías de la planta.
 Cada uno de los puntos enumerados en este último párrafo, así como el dimensionado
del by-pass en distribuciones a caudal variable, serán desarrolladas en la segunda parte de este artículo. 5. RESUMEN Un by-pass de separación hidráulica entre las distintas interfases (producción –distribución; circuitos secundarios - terciarios, etc) elimina las posibles interactividades entre las correspondientes bombas; mejora, en su caso, la autoridad de las válvulas de control y hace posible el aprovechamiento íntegro de la potencia instalada, así como su control. La válvula de asiento, colocada entre colectores de impulsión y retorno, cuya función es “equilibrar presiones entre colectores” es causa de interactividades, o incluso llegaría a conectar bombas en serie, afectando gravemente al funcionamiento de las válvulas de control.
Dimensionando correctamente los by-passes y realizando las conexiones a ellos adecuadamente, se evitan tanto problemas de bicirculación en su interior como la existencia en la instalación de zonas “favorecidas” y zonas “desfavorecidas”. Es fundamental la posición relativa del by-pass entre los diferentes sistemas de la instalación. Sin embargo, su dimensionado no es tan crítico como en general se piensa.
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La Opinión del Experto 
