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ANEJO Nº 08: CÁLCULO VENTOSAS 1. INTRODUCCIÓN ................. ......................... ................. .................. ................. ................. .................. ................. ................. .........
2. ELECCIÓN DEL TIPO DE VENTOSAS ................. .......................... ................. ................. ................. ............... .......
3. EMPLAZAMIENTO DE LAS VENTOSAS........ VENTOSAS ................. ................. ................. ................. ................. .............. .....
4. DIMENSIONADO DE LAS VENTOSAS .................. .......................... ................. ................. ................ .............. ...... 4.1.
Llenado de tuberías........ tuberías ................. .................. ................. ................. ................. ................ ................. ............. ....
4.2.
Vaciado de tuberías........ tuberías ................. .................. ................. ................. ................. ................ ................. ............. ....
4.3.
Cálculo orificio de salida en presión (purgador) .................. .......................... ........
4.4.
Tablas de elección de válvulas de aireación, purgadores y anti-vac
4.5.
Cálculo de golpe de ariete ................. .......................... ................. ................. ................. ................ ........
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PROYECTO DE MODERNIZACIÓN DE LOS REGADÍOS DE LA ZONA REGABLE DEPENDIENTE DEL CA PÁRAMO BAJO. SECTOR VI DE RIEGO. FASE I. RED DE RIEGO Y TUBERÍA DE ABASTECIMIENTO (LEÓN ANEJO Nº 08 CÁLCULO DE LAS
1. INTRODUCCIÓN
La presencia de cantidades de aire en los sistemas de abastecimiento de
puede reducir su capacidad hidráulica y provocar problemas de roturas. Un exc
aire en el sistema, es la causa directa de la reducción de la capacidad de tran pudiendo ocasionar errores en los elementos de medida del sistema. Hay casos en los que el aire no puede entrar en el sistema mientras
drena, lo que crea un vacío cuyo resultado puede ser el colapso y aplastamiento tuberías. Con una instalación adecuada de válvulas de aireación y purgadores se cabo el control del aire en la red de riego.
2. ELECCIÓN DEL TIPO DE VENTOSAS Los tipos de válvulas de aireación que se pueden encontrar en el mercado siguientes:
You're Reading a Preview
full access withde a free trial.en presión en la conducción Purgadores, permitenUnlock la eliminación aire está se carga. Es inútil durante el llenado y el vaciado. Se coloca asociad
Download With Free Trial
válvulas de aireación tradicionales Bifuncionales, realizan la doble función de inyectar aire en la tubería dur
vaciado de la misma y permitir la salida del aire cuando se proceda al llen
la misma. Es un a válvula de aireación inútil cuando la tubería está en carga
Válvulas de aireación trifuncionales, estas válvulas de aireación reali
tres funciones, esto es: eliminación de aire durante el llenado; introducc Sign up to vote on this title
aire en desagües y depresiones por vaciados en el interior de la conducción Useful Not useful en funcionamiento a presión. Antivacío, permite la entrada de aire en grandes cantidades cuando se
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Cambios bruscos de pendiente. En un punto de este tipo se provoca un a
brusco de la velocidad del agua. Este cambio provoca un efecto casca
tramos descendentes) que bloquea el retroceso del aire hacia la válv
aireación del punto alto. En este punto se impone la instalación de una vál aireación trifuncional.
La distancia máxima entre válvulas de aireación estará en 700 metros, l
distancia entre las válvulas de aireación es una de las causas de la mala air
La presencia de aire en largos tramos puede llevar a que el aire se diluy
agua y se aumente la presión, con el consiguiente riesgo para la tuberí garantizar la aireación se toman como valores límites el 2 por mil de de rasante de tubería subiendo, y al 4 por mil en bajada.
Zonas con poca pendiente y de gran longitud. Puede ser necesario purgadores aislados.
Junto a válvulas de corte con el siguiente criterio: Agua debajo de la válvula de corte cuando esta se encuentra en pe You're Reading a Preview
descendente. Unlock full access with a free trial. Agua arriba cuando la válvula está en pendiente ascendente.
With Free Trial A ambos lados de Download las válvulas cuando esta se encuentra en un punto a
4. DIMENSIONADO DE LAS VENTOSAS
Para dimensionar el orificio de las válvulas es necesario diferenciar tres as
el llenado de tuberías con la expulsión de aire, el vaciado de tuberías con la aspira
aire ya sea por rotura o por desagüe y la purga de la conducción con agua a presió
Sign up to vote on title de la vál El caudal de aire que sale o entra en la tubería a través delthisorificio Useful Not useful aireación es función de la diferencia de presiónque se genera entre el interio
válvula y la atmósfera. En el caso de llenado de tuberías, este diferencial de pre
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Ao = Área del orificio (m2) Co = Coeficiente del orificio ( ≅ 0,7) P = Diferencia de presión a través del orificio (m.c.a.)
∆
W = Densidad del aire (1,2 kg/cm3 a 25º C y 1 atm)
Lo más usual es trabajar con los gráficos suministrados por el fabrican
determinan el caudal de entrada o salida de aire en función de la presión par modelo de válvula de aireación.
La diferencia de presión a través del orificio está limitada por diferentes mo
a) Una diferencia de presión muy elevada provoca una gran velocid
aire, lo cual puede hacer ascender el flotador y producir el cierre re de la válvula.
b) Una diferencia de presión muy elevada puede hacer que el aire
produciendo un ruido excesivo, por lo que normalmente se toma u límite de diseño You're de 3,5Reading m.c.a.. a Preview
4.1.
Unlock full access with a free trial.
Llenado de tuberías
Download With ser Freeexpulsado Trial En el llenado de tuberías el aire debe al exterior. El problema
en que, la velocidad de llenado de la tubería depende de la velocidad de evacuac
aire, que está relacionado con el diámetro del orificio de la válvula de aireación. P
si la velocidad de extracción del aire de la válvula de aireación es muy rápido, e
dentro de la tubería puede alcanzar una elevada velocidad lo que puede prod
importante golpe de ariete en la tubería al chocar el agua contra esta a e velocidad. Este motivo hace importante que el diseño detolavote válvula Sign up on thisde titleaireación se Usefulla velocidad Not usefuldel agua a u para que el orificio permita la salida del aire reteniendo que produzca un golpe de ariete permisible. Este último caudal no se considera,
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Presión diferencial de entrada 1,5 m.c.a. considerada como la
diferencial típica; para valores superiores la ventosa debe ir dotada de
lento para evitar impactos de cierre que puedan dañar el fl Corresponde con el valor 2 psig.
4.2.
Vaciado de tuberías
En el vaciado de tuberías, el aire debe ser aspirado del exterior. El dimen
debe realizarse de tal forma que el orificio permita la entrada suficiente de aire pa
no se produzca una depresión muy importante en el interior de la tubería, lo cual ocasionar el colapso de la misma. También se utilizarán las curvas suministradas por el fabricante, pero en las correspondientes a la admisión de aire. Igualmente se toma una diferencia de de - 3,5 m.c.a., ya que según el manual de AWWA M51, la presión diferencial de
de -3,5 m.c.a., es considerada como la presión diferencial para entrada de a
Reading a Preview puede soportar cualquier tuboYou're y considerando que a partir de 48 kpag (-4,8 m.
caudal de entrada no aumenta. Corresponde con eltrial. valor 5 psig. Unlock full access with a free Hay varios criterios para calcular el diámetro de las válvulas de aireación:
Download With Free Trial Vaciado por desagüe.
Vaciado por cierre de una válvula de corte, equivaldría, en el mayor casos, al caudal de circulación máximo.
Vaciado contra una rotura parcial de la conducción.
Por rotura franca.
En general se calculan las válvulas de aireación para rotura franca. Sign up to vote on this title
Fórmula vaciado por desagüe: Q (l/s) = 1000 × Cc × S × 2 × g × H
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El tamaño de la válvula de aireación se determina a partir de la mayor pe
de la tubería a ambos lados de la válvula, de forma que tomaremos la pendien
desfavorable de la zona, de manera que estaremos del lado de la seguridad. El máximo de drenaje por gravedad se calcula como: En la ecuación de Darcy despejamos el factor de fricción: hf =
8 × f × L × Q 2 2
π
×
g × D5
⇒ f =
hf
× π
2
×
g × D5
8 × f × L × Q 2
Y sustituimos en la Ecuación de White – Colebrook: 1 2,51 = -2 × lg R × f f e
Re =
D 3,7 ε
+
V × D υ
Resultando al despejar You're el término del acaudal: Reading Preview Q = -2
2
×
π
×
ε with a free trial.× υ g × D 5 ×Unlock hf full access 2,51 × lg + 3,7 × D 8×L 4×D
Download With Free Trial
×
g × D × hf
8×L
Donde: Q = Caudal de agua debido a la gravedad (m 3 /h) g = Gravedad m/s. D = Diámetro interior de la tubería (m) hf = Pérdidas de carga (m) L = Longitud de la tubería (m)
Sign up to vote on this title
Not useful Useful de = Rugosidad, que para los elementos plásticos y fibra vidrio será de 0,
ε
= Viscosidad cinemática en m 2 /s. Para el agua a 20º será de 1,004 × 10
υ
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350
El manual del AWWA M51 recomienda un 2% de CAE para todas las conduc
Una vez determinado el CAE (caudal de aire a eliminar), se analiza p
diferentes presiones de trabajo con el fin de determinar cuál será el orificio ade según la siguiente tabla. Presión (bar) 3,5 7,0 10,5 14,0 17,0 21,0
4.4.
1/32 0,3 0,5 0,7 0,9 1,2 1,5
Diámetro del orificio (pulgadas) 3/64 1/16 5/64 3/32 7/64 1/8 9/64 5/32 3/16 1/4 5/16 0,6 1,1 1,7 2,5 3,4 4,5 5,7 7,0 10,1 18,0 27,8 1,1 2,0 3,1 4,5 6,1 8,0 10,0 12,4 17,8 32,1 49,5 1,6 2,9 4,5 6,5 8,8 11,5 14,5 17,9 25,7 46,2 71,0 2,1 3,8 5,8 8,4 11,5 15,0 19,0 23,3 33,9 60,0 93,0 2,6 4,7 7,2 10,4 14,1 18,5 23,3 28,8 41,5 74,0 115,0 3,3 5,6 8,7 12,4 16,9 22,0 27,8 34,4 49,5 88,0 137,0
3/8 40,5 72,0 104,0 135,0 115,0 198,0
7/16 55,0 97,0 140,0 184,0 166,0
Tablas de elección de válvulas de aireación, purgadores You're Reading a Preview anti-vacío
Unlock full access with a free trial.
Para la elección de las válvulas de aireación para los caudales de lle
Free Trial vaciado, para los caudales de Download purga y laWith selección de las válvulas anti-vacío de a
las válvulas de aireación. Se han elegido las válvulas de la casa VÁLVULAS ROSS
referencia, aunque es posible encontrar válvulas de otras casas en condicio servicio comparables. Caudales comerciales de admisión expulsión para válvulas de aireación DN Pulgadas 1/2" 1" Mistral 25 mm
QLLENADO (l/s) vaciado Sign upQto vote (l/s) on this title PD 1,5 mca PD -3,5 mcauseful Useful Not 19 28 42
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2×10
7638
11882
2×12
11316
16976
Los diámetros de los purgadores que se montan en las series ofertadas por descrita son:
Modelo
orificio purga de 0-10 bar
Q(l/s)
AR
5/64"
4,5
Midget
1/16"
2,77
Silver 25 mm
1/4"
46,2
Silver 50 mm
5/16"
68,5
Silver 65 mm
7/16"
133
Silver 80 mm
1/2"
184
Silver 100 mm
5/8"
288
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Los caudales de entrada de aire proporcionados por las válvulas anti-vací casa indicada son los siguientes: Download With Free Trial Válvulas anti-vacío Modelo DN Caudal adm (l/s) 80 650 100 870 150 2100 200 3600 Sign up to vote on this title 250 5800 300 8400 Useful Not useful 350 11600
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ANEJO Nº 9 CÁLCULO
4.5.
Cálculo de golpe de ariete En una impulsión directa a red se
Sign up to vote on this title mantiene una determinada
Useful Not useful independiente del caudal bombeado. Esta se controla mediante sistemas progra que adaptan la curva de la bomba o de las bombas a las necesidades de cauda
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ANEJO Nº 9 CÁLCULO
4.5.
Cálculo de golpe de ariete En una impulsión directa a red se mantiene una determinada
independiente del caudal bombeado. Esta se controla mediante sistemas progra
que adaptan la curva de la bomba o de las bombas a las necesidades de cauda instalación. Es un sistema utilizado tanto en regadíos como en abastecimiento.
En los casos en los que la estación de bombeo está a una cota superior o p
a los puntos de consumo el transitorio por parada de bombas no presen componente asimilable al concepto de golpe de ariete estándar.
La presión de bombeo en una impulsión normal está relacionada con la dif
de cota con el punto final más la suma de las pérdidas de cargas lineales y loca
que se producen en la instalación para el caudal impulsado. En el caso de una im directa a red se añade, a los valores anteriores, una presión residual mínima para
punto de consumo trabaje a una determinada presión positiva, este valor suel entre 30 y 50 m.c.a.. Esquema bombeo directo a red You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
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En muchos casos, además, la cota del depósito o balsa está por enc
cualquiera de los puntos de suministro, por lo que el suministro podría funcio
gravedad si bien con una presión inadecuada. La bomba en este caso lo que h elevar la presión de suministro.
Ante una parada de bombas por corte de energía o por parada de emerge produce un transitorio que tiene una componente similar al grafico que sigue:
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useful Useful Not En la envolvente de presiones se entiende la línea roja como la pres bombeo, línea verde presión mínima después de la parada de bombas, y línea az
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Pump-1 60
50
40 n ó i s e r p
30
20
10
0 0
50
100
150
200
250
tiempo Disc harge
Suction
Ante la parada de la bomba se produce una caída de la presión sin comp
superior a la presión manométrica. Incluso cuando, como en el caso de este sec You're Reading a Preview
Páramo Bajo, la cota mínima garantizada de agua del canal es superior a cualquie
full access with a free trial. de la red, el suministro no se Unlock interrumpe sino que lo que se produce es una reduc
el caudal de bombeo, ya que al no funcionar la bomba, la capacidad de transport Download With Free Trial tubería se consigue exclusivamente con la altura del canal. El agua puede seguir a través de las bombas si bien estas tienen un coeficiente de pérdida de carga
estos momentos se debe aplicar. En este tipo de impulsiones se debe prever los siguientes elemen protección:
Ventosas para entrada de aire en el proceso de parada, se puede l Sign up to vote on this title vaciar la tubería si están activadas las tomas de menor cota y no se re Useful Not useful la bomba.
Ventosas adecuadas en para el llenado de la conducción, es posible q
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la presión de forma brusca, no tiene que ver con un golpe de ariete s una inadecuación entre el caudal bombeado y el caudal consumido. En el caso del sector VI del Páramo Bajo tenemos: Caudal máx ⇒ 3365 l/s Caudal min ⇒ 40 l/s Altura de impulsión ⇒ 47,98 mca Aspiración de la bomba Distancia al canal ⇒ 7.300 m Cota solera canal 786,45 m Cota eje de bombas 769,75 (suponiendo la bomba a cota 0) Cota lámina máxima de agua en canal 787,55 m Cota lámina de agua garantizada 786,95 m DN conducción 1600 mm Salida de bombas
You're Reading a Preview
DN conducción 1600 mm se bifurca en una conducción de 1000 m
full access a free trial. otra de 1100 y Unlock otra de 500 with mm, a partir de las cuales salen los d
ramales.
Download With Free Trial
Las cotas de los puntos de consumo están casi todas por debajo de la c
bomba excepto algunos puntos que se encuentran en cota superior con respec
bomba. (entendemos que en estos puntos se instalaran las ventosas pertinentes) Ante una parada de bombas a máxima velocidad, se produce una bajad presión tendiendo a converger la presión sobre la altura del canal, es posible
produzca la apertura de las ventosas del bombeo; en todo caso no existe compon Sign up to vote on this title trabajan como válvulas de alivio.
presión positiva, ya que las tomas abiertas Useful Not useful Ante una parada de bombas a caudal mínimo la capacidad de alivio es p
pero a cambio la velocidad también por lo que la caída de la presión es mucho má
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