VÁLVULAS DE AIRE
I.
FUEN FUENTE TES S PRIN PRINCIP CIPA ALES LES DE AIR AIRE E EN UNA UNA LÍNE LÍNEA A DE DE AGU AGUA A El aire en una línea bajo presión viene de tres fuentes principales:
1. Primero, Primero, el aire viene viene con con la tuberí tuberíaa misma, misma, en realidad, realidad, la tubería no está a!ía"
#ene llena $e a#re. Para llenarla totalmente de agua es necesario expulsar ese aire. Al llenar la tubería con agua, en parte el aire es empujado hacia delante saldr! por algunas v!lvulas u orificios "ue se encuentren abiertos# sin embargo, una gran cantidad de aire "uedar! entrampado en los puntos altos. Esto ocurre debido a "ue el
a#re es %ás l#&ero 'ue el a&ua ( se a!u%ulará en los )untos altos. Esta bolsa de aire continuar! creciendo con respecto a otras fuentes de inclusión de aire. $. %tra %tra fuent fuentee es el agua misma. misma. El a&ua !ont#ene *+ $e a#re )or olu%en $e a&ua. &urante la operación del sistema, el aire ir! separ!ndose del agua acumul!ndose acu mul!ndose en los puntos altos del sistema. Este $' es un potencial de hacerse h acerse mucho maor. Por e,e%)lo: (na tubería de )** metros de longitud puede contener una bolsa de aire de • •
hasta seis metros de largo. Ahora si juntamos las diferentes burbujas, observamos "ue en 1.+ ilómetros de tuberías encontraremos una burbuja de hasta )+ metros.
Esto ocurrir! independientemente del di!metro de la tubería.
). En una maor cantidad el a#re entrará a tra-s $e los e'u#)os %e!án#!os, esto inclue aire siendo for-ado dentro del sistema por bombas así como introducido desde los empa"ues de los e"uipos, v!lvulas otras partes bajo condiciones de vacío. (na línea presuri-ada siempre contendr! aire ese monto puede ser sustancial.
II.
IPACT/ 0UE TRAE EL AIRE AL SISTEA Ahora "ue hemos identificado las fuentes de aire, veamos el #%)a!to 'ue t#ene el s#ste%a. &os problemas son mu aparentes:
1. a bolsa de aire cumulada en el punto alto puede resultar una restricción de la línea como cual"uier restricción la bolsa #n!re%entará las )-r$#$as $e !ar&a
e1ten$#en$o los !#!los $e bo%beo e #n!re%entan$o el !onsu%o $e ener&ía.
$. a presencia de aire tambi/n )roo!a la !orros#2n $entro la tubería ( sus
!one1#ones a "ue como el aire se sigue acumulando en los puntos altos del sistema, la velocidad del fluido se incrementar! ser! for-ada a pasar a trav/s de un !rea cada ve- menor.
III.
C/NSECUENCIAS DEL CRECIIENT/ DE LAS 3/LSAS DE AIRE EN LA LÍNEA DE C/NDUCCI4N5 0.
a primera posibilidad es "ue se detenga el flujo total del sistema. i el dise2o del sistema es tal "ue el aire no puede ser continuamente expulsado si el flujo no puede empujar el aire hacia fuera, el sistema se podr! blo"uear deteni/ndose el flujo completo.
00.
o segundo m!s com3n "ue ocurrir! es "ue el incremento de velocidad crear! una burbuja menor derivada de la a acumulada empuj!ndola hacia delante del sistema creando una on$a $e sobre)res#2n o &ol)e $e ar#ete.
Ser#os $a6os a las álulas" ,untas e #n!luso ro%)#%#ento $e tuberías )ue$en o!urr#r7 -ste es el %a(or r#es&o )os#ble como consecuencia de permitir "ue el aire se acumule en los puntos altos del sistema.
III.
FUNCI/NAIENT/ DE UNA VÁLVULA DE AIRE5 a v!lvula eliminadora de aire es una v!lvula con un orificio de expulsión pe"ue2o "ue continuar! eliminando aire acumulado durante la operación del sistema.
4uando el aire de la línea entra en la v!lvula, despla-a el agua empujando el flujo hacia abajo, el aire entonces es liberado hacia la atmósfera a trav/s de un orificio pe"ue2o así como el aire sea liberado ser! reempla-ado por agua "ue subir! al flotador cerrando el orificio de salida.
Así como el aire contin3a acumul!ndose, la v!lvula continuar! este ciclo. El flotador de acero inoxidable fluct3a para eliminar el aire mientras "ue impide "ue el agua salga del sistema.
(na v!lvula eliminadora de aire continuar! abierta eliminando el aire durante la operación del sistema por"ue las fuer-as actuando para "ue esta v!lvula abra son maores "ue las "ue la mantienen cerrada.
En ausencia de agua, la 3nica fuer-a actuando para mantener cerrada la v!lvula es la presión de trabajo del sistema, esta es multiplicada por el !rea de salida o el orificio hacia la atmósfera. El orificio de una v!lvula eliminadora de aire es típicamente uno mu pe"ue2o.
E,e%)lo5 (n sistema operando a 1+* psi con un orificio de salida de ).)$ pulgadas ó *.*5), tendr! 1+ libras de fuer-a actuando para cerrar la v!lvula contra su orificio. as fuer-as actuando para abrir la v!lvula son: el peso del flotador el momento mec!nico de la palanca.
a fuer-a efectiva de la atmósfera sería despreciable a "ue el orificio de salida es mu pe"ue2o así "ue una v!lvula con un flotador de 1.6 libras 7aproximadamente 8** gramos9 por el momento de la palanca de 1* libras resulta en una fuer-a de 16 libras actuando para abrir la v!lvula. 4omo la fuer-a actuando para abrir es aproximadamente de 6 libras la fuer-a "ue act3a para cerrarla es de 1+ libras, la v!lvula abrir! eliminando el aire del sistema. ecordar "ue estas fuer-as mencionadas son sin la presencia de agua a "ue al subir el nivel de la misma mandar! a cerrar la v!lvula independientemente de las fuer-as mencionadas anteriormente.
;emos visto cómo funciona una v!lvula eliminadora de aire expulsando el aire a los puntos altos, pero este t#)o $e álulas no )er%#ten el )aso $e &ran$es !ant#$a$es $e
a#re o a(u$an a )rote&er la línea $e un !ola)so )or a!ío, para eso se necesita una Válula $e A#re ( Va!ío.
IV.
TIP/S DE VÁLVULAS DE AIRE5 8. VÁLVULA DE AIRE 9 VACÍ/5 as
4uando el agua entra en la v!lvula, el flotador ascender! cerrando el orificio de salida de la v!lvula, la v!lvula permanecer! cerrada hasta "ue la presión del sistema caída, casi hasta * libras, no abrier! ni eliminar! la acumulación de aire mientras el sistema se encuentre bajo presión.
El flotador v!stago est!n guiados por una guía hexagonal fija "ue asegura el correcto sellado del flotador así como la apertura re"uerida de la v!lvula.
as v!lvulas de aire vacío est!n disponibles en tama2os desde 1=$ pulgada hasta $* pulgadas tienen entradas salidas del mismo di!metro.
e puede observar "ue al acumularse el aire en la parte superior baja el nivel del agua, pero el flotador permanece en posición de cerrado. Esto es por"ue las fuer-as actuando para cerrar la v!lvula son maores "ue la fuer-a "ue tratan de abrirla. a fuer-a
determinada calculando el !rea de salida por la presión del sistema, "ue en este caso es igual a )1> libras de fuer-a, la 3nica fuer-a actuando para abrir la v!lvula es el peso del flotador, "ue en este caso es de *.+ libras, co mo resultado la v!lvula no abrir! bajo la presión del sistema.
(n importante beneficio al tener una v!lvula de aire vacío es su habilidad de proveer protección de vacío a la línea. i ocurre una falla en el bombeo una separación de columna, se crear! una presión negativa entonces la v!lvula abrir! permitiendo la entrada de grandes cantidades de aire evitando las condiciones de vacío "ue lo llevaría a un posible colapso de la línea.
$.
VÁLVULAS DE AIRE 9 VACÍ/ A9/RES Expulsar!n a3n maores cantidades de aire, pero ha "ue recordar "ue /stas no abrir!n cuando la línea se encuentre bajo presión. as v!lvulas eliminadoras de aire las v!lvulas de aire vacío desempe2an funciones específicas.
).
LAS VÁLVULAS DE AIRE C/3INADAS Est!n dise2adas para desempe2ar ambas funciones, estas v! lvulas combinadas son las
%a(or%ente usa$as.
A"uí se muestra una v!lvula de aire vacío una eliminadora de aire conectadas para formar una v!lvula combinada, note "ue mientras la v!lvula de aire vacío a cerró, la v!lvula eliminadora de aire continua expulsión el aire, las v!lvulas de tipo combinadas est!n disponibles en un solo cuerpo e individuales.
a v!lvula de aire combinada dos en uno es m!s compacta m!s económica "ue la de $ cuerpos, pero la combinada de $ cuerpos tiene un maor rango de presión de tama2o.
;a un n3mero extenso de tipos de e"uipos de v!lvulas de aire como: la de servicio normal, la de cierre lento o las rompedoras de vacío con eliminadoras.
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3ENEFICI/ UTILI:AND/ VÁLVULAS DE AIRE5 A;orro $e ener&ía En los declives de todas las líneas de conducción de lí"uidos se acumulan bolsas de aire generadas por la tendencia natural del aire a subir en dirección contraria al flujo del lí"uido.
as bolsas de aire reducen el di!metro del tubo obligan a las bombas a esfor-arse m!s para despla-ar las mismas cantidades de agua. a consecuencia es un aumento en el consumo de energía.
as ventosas autom!ticas instaladas a lo largo de la tubería sirven para extraer el aire del agua , de hecho, reducen el consumo de energía.
El siguiente es un modelo "ue demuestra exhibe las diferencias en el consumo de energía entrelíneas sin ventosas o con ventosas obstruidas otro con líneas e"uipadas con las ventosas "ue tienen el orificio especial. Este modelo de demostración es esencialmente un sistema de circuito cerrado en el "ue se bombea el agua de un dispositivo a trav/s de una tubería de retorno al mismo depósito.
a idea central de este dispositivo es crear un caudal constante, lo "ue se obtiene utili-ando una bomba "ue permite variar el n3mero de revoluciones por minuto 7?luidímetro9.
El fluidímetro conectado a un controlador computari-ado aumenta o disminue el n3mero de revoluciones por minuto de la bomba así mantiene de hecho un caudal constante durante toda la demostración.
@odos los datos de caudal, energía revoluciones de la bomba son visibles en tiempo real sobre la pantalla de control conectada al sistema.
En la primera etapa de la prueba se introduce agua en los tubos con las v!lvulas de aire cerradas, pueden verse claramente las bolsas de aire "ue se forman dentro de los tubos.
os tubos tienen la forma de la letra BC como símil de las condiciones del terreno por el "ue pasar!n las tuberías de conducción.
A esta altura los datos "ue aparecen en pantalla indican "ue para generar un !au$al $e 8<.8
l#tro=%#nuto, el %otor $e la bo%ba $ebe >un!#onar a)ro1#%a$a%ente a ??@ reolu!#ones=%#nuto re"uiere una )oten!#a $e .* Batts=;ora.
Abramos ahora las v!lvulas de aire para purgar el aire atrapado en el sistema. %bservamos cómo los tubos se llenan $e a&ua.
A esta altura el fluidímetro transmite los datos al controlador, el controlador modifica la corriente suministrada al motor a fin de restituir el caudal de 18.1 litros=minuto.
(na ve- estabili-ado el caudal, se ve en la pantalla "ue ahora para mantener el %#s%o
!au$al $e 8<.8 l#tros=%#nuto, el %otor $e la bo%ba $ebe >un!#onar a @ reolu!#ones=%#nuto ( re'u#ere una )oten!#a $e <. Batts=;ora.
%bservamos la diferencia en los datos del consumo de energía: (na diferencia de aproximadamente el $*'. Por lo tanto, es un a;orro $e ener&ía $el *@+. D pensando en t/rminos de la red de abastecimiento de agua de un país, se trata de economías por valor de millones de dólares. En el mundo de ho en el "ue la !onsera!#2n $e la ener&ía es una %#s#2n &lobal en el "ue fluen miles de millones de metros c3bicos de agua cada día. (na ventosa autom!tica de confian-a puede convertirse en un )otente #nstru%ento $e a;orro $e $#nero ( ener&ía
a$e%ás $e )rote&er al %e$#o a%b#ente.
3I3LI/GRAFÍA
http://www.gpmsa.com.ar/productos/1609-dorot07.pdf http://www.eurodrip.pe/index.php?option=com_catalog!iew=catalog"temid=10 http://www.netafim-latinamerica.com/product/air-!al!es http://www.saint-go#ain-canali$acao.com.#r/ln_!al!ulas/!tf0%.asp?lng=esp
