Control de nivel en depósitos - Parte 2

BOLETIN TECNICO #11
CONTROL DE NIVEL EN RESERVORIOS - parte 2
Parte 2 ‐ cuando al control de nivel se le suma otra función A partir de apuntes tomados
en capacitaciones dictadas por
Giora Heimann
Technical Consultant
E-Mail: giorah@dorot.org.il
Las válvulas de control de nivel generalmente están al extremo de una tubería.
En ciertas circunstancias, puede ser interesante incluir otras funciones de control.
Veamos solo algunos ejemplos:
 FLDI/PS Control de nivel diferencial y sostenedora de presión Suponiendo una conducción (sea gravitacional o por impulsión), que antes de alimentar
un tanque final, pase por una población. Se busca dar prioridad de consumo a la población por
sobre el llenado del tanque.
La válvula de control de nivel solo podrá actuar cuando el consumo de la población sea bajo, y
consecuentemente la presión de la red sea alta (por ejemplo durante la noche), superior a la
presión de calibración de la válvula sostenedora.
(a)
(c)
(b)
(d)
PILOTO SOSTENEDOR
PILOTO FLOTANTE
(a) Presión estática
(b) Presión de calibración (piloto sost.)
(c) Presión dinámica alta
(d) Presión dinámica baja
FUNCIONES REDUNDANTES:
- Si la presión dinámica es superior a la presión de calibración (c > b), el piloto sostenedor manda abrir la
válvula; pero la válvula se va a abrir, solo si el nivel del tanque es bajo y el piloto flotante así lo permite.
- Si el nivel del tanque es bajo el piloto flotante manda abrir la válvula; pero la válvula se va a abrir, solo si
la presión dinámica es superior a la presión de calibración (c > b).
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 FLDI/SP Control de nivel por flotante diferencial y cierre controlado Suponiendo tener una conducción gravitacional larga, donde la velocidad del fluido sea
media a media-alta, y donde la presión estática este próxima a la presión nominal del tubo
(clase).
Si al final de la misma se encuentra una válvula de control de nivel, el cierre de la misma debería
ser muy lento. Un cierre brusco generará ondas de presión que podrán ocasionar daños
severos.
El dispositivo SP de cierre controlado extenderá el tiempo de cierre evitando las peligrosas
ondas de presión mencionadas.
(b) = (a) + 5 mca
(a)
PILOTO DE CIERRE LENTO
PILOTO FLOTANTE
(a) Presión estática
(b) Presión de calibración (piloto cierre lento)
P de calibración = P estática + 5 m.c.a.
Ondas de sobrepresión por cierre rápido
Ondas de presión inferior a la estática
CONDUCCION GRAVITACION
- gran longitud
- caudal medio a medio-alto
- presión estática similar a presión
nominal de la tubería
Durante el cierre de la válvula,
existe alto riesgo de generar
ondas de presión muy dañinas
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Cuando el PILOTO DE CIERRE LENTO detecta que la presión es superior a la presión
de calibración, inmediatamente detiene el proceso de cierre. El proceso de cierre se va a
retomar cuando la presión se estilice y sea inferior a la presión de calibración.
Válvula FLDI standard sin dispositivo SP de cierre lento
PRESION A LA ENTRADA DE LA VÁLVULA
PRESION
ESTATICA
Válvula FLDI con dispositivo SP de cierre lento
PRESION A LA ENTRADA DE LA VÁLVULA
PRESION
ESTATICA
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El dispositivo de cierre lento SP permite que el cierre de la válvula adopte un comportamiento
muy similar a lo que se conoce como CIERRE LINEAL.
Nota: en caso de una excesiva sobrepresión, el piloto manda a abrir la válvula, oficiando la
misma como una válvula de alivio rápido.
Todas las válvulas de control de nivel de tipo on/off (FLDI1 - FLDI2 - FLEL - AL), pasan
de totalmente abierta (mínima presión de entrada a la válvula) a totalmente cerrada
(máxima presión de entrada a la válvula) y por lo tanto pueden sufrir el fenómeno
descripto de “ondas de sobrepresión por cierre brusco”.
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 FLDI/EL (NO) Control de nivel diferencial, de activación eléctrica (normalmente abierta) La válvula es normalmente abierta. La misma se cierra por la activación de una señal
eléctrica proveniente de un centro de control o bien por que el nivel del agua ha alcanzado el
punto máximo.
Propongamos el siguiente ejemplo: un tanque que en cierto momento, cuando la red dispone de
caudal y presión, recibe y almacena agua. En momentos de mayor demanda, aporta agua a la
red por la misma tubería. Existe un equipo de bombeo booster en by-pass.
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 AL/FR Control de altitud, limitadora de caudal con piloto diferencial Como ya fue dicho, las válvulas de control de nivel de tipo 3 vías son de tipo on/off, es
decir, cuando la válvula se abre, lo hace totalmente, sin estricción alguna.
Esto puede generar un consumo muy alto, no deseado. En estos casos se instala un dispositivo
limitador de caudal o flujo. Veamos el caso de la AL/FR
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Cual es la gran desventaja de esta función de control?
− Dado que se busca que la placa orificio no genere gran pérdida de carga (no mas de 2 metros)...
− y que a partir de la formula de Torricelli (simplificada)
Q = CA 2gh
Q = caudal
C = constante del orificio
A = área del orificio
g = aceleración de la gravedad
- Al duplicar el diferencial de presión, tan solo se va a variar el caudal en un 41-42%.
Si se desea incrementar el caudal mas allá de un 40-50 % del original, necesariamente hay que
cambiar la placa orificio.
Resultado:
Los pilotos diferenciales que usan las limitadoras de flujo, ofrecen muy escaso margen
de maniobra en lo que a caudal se refiere.
Que hacer? Por supuesto, usar un piloto reductor de presión (siguiente ejemplo).
 AL/PR Control de altitud, limitadora de caudal con piloto reductor de presión En este caso, se reemplaza el piloto diferencial de presión por un piloto reductor de
presión y se instala una placa orifico aguas abajo de la válvula.
El piloto reductor de presión posee un amplísimo rango de operación lo que posibilita ampliar
enormemente el caudal.
Aquí la idea es siempre la misma: mantener el diferencial de presión entre la entrada y la salida
de la placa.
− La presión a la salida de la placa esta determinada por el nivel del agua (2).
− La presión a la entrada de la placa esta garantizada por el piloto reductor de presión (1).
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Si la válvula estuviera
sometida a condiciones de
cavitación destructiva (alto
diferencial entre presión de
salida y presión de entrada,
es posible utilizar la placa
orificio como dispositivo
para perder presión en 2
pasos y ofrecer así
condiciones seguras a la
válvula principal.
Nota: la alternativa de controlar caudal mediante un piloto reductor PR, puede ser utilizada en
todos los pilotos de tipo on/off: AL, FLDI1, FLDI2 y FLEL.
 Control de nivel bajo condiciones de cavitación En muchas oportunidades, las válvulas de control de nivel deben operar en condiciones
de cavitación destructiva. Esto ocurre cuando la descarga de la válvula es libre (o a lo sumo con
muy pocos metros de columna de agua), pero en el ingreso de la válvula existe un considerable
valor de presión.
En situaciones de cavitación destructiva, se puede controlar la misma colocando una placa
orificio a la salida de la válvula de control de nivel o bien colocando en la válvula un dispositivo
anticavitante F (ver Boletín Técnico #12 - parte 3).
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