Un control deficiente de la temperatura puede provocar un desperdicio de energía, un nivel de confort inestable y una ineficiencia de los equipos. Si no se soluciona este problema, los costes de funcionamiento pueden aumentar. Los actuadores térmicos proporcionan un control automático que responde a la temperatura.
Un actuador térmico convierte los cambios de temperatura o el calentamiento eléctrico en movimiento mecánico. En los sistemas de climatización, suele abrir o cerrar válvulas para regular el caudal de agua caliente o fría. Al ajustar automáticamente la posición de la válvula en función de las señales de control, los actuadores térmicos ayudan a mantener las temperaturas deseadas, mejoran la eficiencia del sistema y reducen el consumo innecesario de energía.
Comprender cómo funciona un actuador térmico facilita la selección y la aplicación del dispositivo adecuado en un sistema de climatización.
¿Para qué sirve un actuador térmico?
Un actuador térmico es un dispositivo de control que genera un movimiento mecánico en respuesta a un cambio de temperatura.
En aplicaciones de climatización, suele instalarse en válvulas de control utilizadas en circuitos de calefacción y refrigeración. Su función principal es:
- Abrir o cerrar una válvula
- Controlar el caudal de agua caliente o fría
- Regular la potencia de calefacción o refrigeración
- Admite el control automático de la temperatura por zonas
- Reducir el consumo innecesario de energía
Dependiendo del sistema, el medio controlado puede ser agua caliente, agua refrigerada u otro fluido utilizado para la regulación de la temperatura.
Por ejemplo, cuando un termostato de ambiente detecta que la temperatura interior ha descendido por debajo del valor de consigna, puede enviar una señal al actuador térmico.
A continuación, el actuador acciona la válvula conectada, lo que permite que el agua caliente circule por un radiador, un circuito de calefacción por suelo radiante o un serpentín de calefacción.
Una vez alcanzada la temperatura ambiente deseada, el termostato modifica su señal. El actuador responde reduciendo o deteniendo el caudal de agua.
Este proceso automático permite que los sistemas de climatización controlen diferentes espacios sin necesidad de ajustar manualmente las válvulas de forma continua.
Los actuadores térmicos suelen ser compactos y relativamente sencillos en comparación con los actuadores motorizados de mayor tamaño. Además, su movimiento gradual los hace adecuados para numerosas aplicaciones de calefacción y refrigeración hidrónicas.
¿Cómo funciona un actuador térmico?
La mayoría de los actuadores térmicos funcionan mediante la expansión y contracción controladas de un material sensible a la temperatura.
1. Se recibe la señal de control
Un termostato, un regulador o un sistema de gestión de edificios envía una señal eléctrica al actuador cuando es necesario encender la calefacción o la refrigeración.
2. El elemento calefactor está alimentado
En el interior de un actuador electrotérmico, un elemento calefactor eléctrico comienza a calentar un material expansible.
3. El material interno se expande
A medida que aumenta la temperatura, el material se expande.
Esta expansión genera una fuerza mecánica lineal en el interior del actuador.
4. El actuador mueve la válvula
La fuerza generada mueve un pistón o un vástago interno.
El movimiento se transmite al vástago de la válvula conectado, lo que provoca que la válvula se abra o se cierre.
Esto permite que el sistema de climatización aumente, reduzca o detenga el flujo de agua a través del circuito de calefacción o refrigeración.
5. El actuador vuelve a su posición inicial
Cuando se corta el suministro eléctrico, el material interno se enfría y se contrae gradualmente.
A continuación, un resorte o un mecanismo de retorno similar devuelve el actuador y la válvula a su posición predeterminada.
Dado que los actuadores térmicos funcionan mediante calentamiento y enfriamiento, su movimiento suele ser más lento que el de algunos actuadores de válvulas motorizados.
El tiempo de funcionamiento real depende de factores como el diseño del actuador, la temperatura ambiente, la longitud de la carrera y las condiciones de aplicación.
Actuadores térmicos «normalmente cerrados» frente a «normalmente abiertos»
Los actuadores térmicos suelen estar disponibles en dos configuraciones básicas.
Actuador térmico normalmente cerrado
Un actuador normalmente cerrado mantiene la válvula cerrada cuando no hay suministro eléctrico.
Cuando se activa el actuador, este desplaza la válvula hacia la posición de apertura.
Esta configuración se utiliza habitualmente en sistemas en los que el flujo de agua debe detenerse cuando se produce un corte de corriente.
Actuador térmico normalmente abierto
Un actuador normalmente abierto mantiene la válvula abierta cuando no hay suministro eléctrico.
Cuando se activa, el actuador desplaza la válvula hacia la posición de cierre.
La configuración correcta depende de:
- Diseño de sistemas de climatización
- Requisitos de seguridad
- Posición de fallo deseada
- Tipo de válvula
- Estrategia de control
Por lo tanto, el actuador debe adaptarse correctamente a la válvula y al sistema de control.
Usos habituales de los actuadores térmicos
Los actuadores térmicos se utilizan ampliamente en sistemas hidrónicos de climatización en los que se requiere una regulación automática del caudal de agua.
Sistemas de calefacción por suelo radiante
La calefacción por suelo radiante es una de las aplicaciones más habituales.
En un sistema multizona, cada circuito de calefacción puede conectarse a una válvula y a un actuador térmico independientes.
Un termostato en cada habitación controla el actuador correspondiente, lo que permite que cada zona mantenga una temperatura diferente.
Esto permite un control independiente por zonas y ayuda a reducir la calefacción innecesaria.
Sistemas de calefacción por radiadores
Los actuadores térmicos también pueden controlar las válvulas de los sistemas de calefacción por radiadores.
En lugar de dejar que el agua caliente fluya de forma continua, el actuador regula el caudal en función de las necesidades de temperatura de la estancia.
Esto puede mejorar el control de la temperatura y reducir el consumo innecesario de energía.
Unidades de ventiloconvectores
Las unidades de ventiloconvector utilizan agua caliente o fría para proporcionar calefacción o refrigeración.
Un actuador térmico instalado en la válvula de control puede regular el caudal de agua que pasa por el serpentín en función de las señales procedentes de un termostato o de un sistema de control central.
Cuando se necesita más calefacción o refrigeración, el actuador ajusta la posición de la válvula en consecuencia.
Unidades de tratamiento de aire
Los actuadores térmicos también pueden utilizarse con equipos de tratamiento de aire que incorporen serpentines de calefacción o refrigeración.
Al controlar la válvula de agua correspondiente, el actuador ayuda a regular la capacidad del serpentín y a mantener la temperatura requerida del aire de impulsión.
Control por zonas de sistemas de climatización comerciales
Los edificios comerciales suelen contar con zonas con distintos niveles de ocupación y necesidades de calefacción o refrigeración.
Entre las aplicaciones típicas se incluyen:
- Edificios de oficinas
- Hoteles
- Centros educativos
- Centros comerciales
- Edificios públicos
- Instalaciones industriales
Los actuadores térmicos permiten que cada zona reciba calefacción o refrigeración en función de la demanda real, en lugar de que todas las zonas funcionen al mismo nivel.
Sistemas de gestión de edificios
Los actuadores térmicos también pueden formar parte de una estrategia integrada de control de la climatización.
En función de los requisitos del proyecto, los sistemas de climatización pueden integrar controles de ahorro energético, sistemas de gestión de edificios y funciones de supervisión remota. Jinyi HVAC ofrece soluciones de climatización a medida que pueden incorporar sistemas de gestión de edificios (BMS) y funciones de control inteligente para proyectos industriales y comerciales.
¿Qué hay que tener en cuenta a la hora de elegir un actuador térmico?
Para elegir el actuador adecuado no basta con seleccionar un modelo normalmente abierto o normalmente cerrado.
Entre los factores importantes se incluyen:
- Tensión de funcionamiento — El actuador debe ser compatible con la fuente de alimentación de control.
- Compatibilidad de válvulas — La conexión y el movimiento del actuador deben ser adecuados para la válvula.
- Longitud de la carrera — El actuador debe proporcionar un movimiento suficiente para la válvula.
- Fuerza de accionamiento — La fuerza disponible debe ser suficiente para accionar la válvula de forma fiable.
- Tipo de control — El actuador debe ajustarse a la estrategia de control requerida.
- Temperatura de funcionamiento — El actuador debe ser adecuado para el entorno de instalación.
- Posición predeterminada — El funcionamiento en modo «normalmente abierto» o «normalmente cerrado» debe ajustarse a los requisitos del sistema.
Una selección incorrecta puede impedir que la válvula se abra o se cierre correctamente y puede reducir el rendimiento general del sistema.
Por lo tanto, una combinación adecuada entre el actuador, la válvula, el regulador y el sistema de climatización garantiza un funcionamiento fiable a largo plazo.
¿Por qué son importantes los actuadores térmicos en los sistemas de climatización?
Los actuadores térmicos ofrecen una forma relativamente sencilla de automatizar el control del caudal de agua en los sistemas de calefacción y refrigeración.
Al responder a las señales del termostato o del regulador, ayudan a que los sistemas de climatización proporcionen calefacción o refrigeración solo cuando es necesario.
Esto es compatible con:
- Una regulación de la temperatura más precisa
- Control independiente por zonas
- Reducción de la circulación innecesaria de agua
- Mayor eficiencia del sistema
- Un funcionamiento más automatizado de los sistemas de climatización
- Mejor integración con los sistemas de control modernos
Su diseño compacto y su principio de funcionamiento relativamente sencillo convierten a los actuadores térmicos en componentes prácticos para numerosas aplicaciones de climatización en el ámbito residencial, comercial e industrial.
En resumen, un actuador térmico controla automáticamente las válvulas del sistema de climatización, regulando el caudal de agua para mantener la temperatura, facilitar la división en zonas y mejorar la eficiencia del sistema.
