EL AIRE Y LAS VALVULAS DE AIRE EN LAS CONDUCCIONES

BOLETIN TECNICO #07
EL AIRE Y LAS VALVULAS DE AIRE EN LAS
A partir de apuntes tomados
en capacitaciones dictadas por
CONDUCCIONES - PARTE 1
Giora Heimann
Technical Consultant
E-Mail: giorah@dorot.org.il
Comencemos recordando el ORIGEN del aire en las tuberías
 Si bien es común la expresión “esta tubería esta vacía”, en realidad lo que queremos
expresar es que no tiene agua. Realmente esta “llena” de AIRE.
Durante el llenado de la misma, el AGUA que esta siendo incorporada, debe desplazar el
AIRE EXISTENTE.
Tubería “llena” de aire
Durante el bombeo, el agua
ingresa desplazando el aire.
El aire debe ser evacuado.
Tubería llena de agua.
El aire ha sido desplazado
Una tubería de PVC clase 6 de 250 mm, posee un diámetro interno de unos 235 mm.
Esto implica que por cada 1000 metros de conducción, existirán unos 43.000 litros de agua que
deberán ingresar a la tubería para llenarla, e igualmente, y si la tubería esta vacía (es decir, llena
de aire), habrá unos 43.000 litros de aire que habrá que desalojar.
 Pero durante el vaciado, el espacio
que deja el agua es ocupado por aire.
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Tel +972-8-6808899 / 848 Fax +972-8-6808751 - E-mail dorotexp@netvision.net.il - www.dorot.com
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 En instalaciones defectuosa, o al descender el nivel de la fuente de agua, es posible que la
aspiración o succión de la bomba este incorporando aire a la conducción
 Además, existe aire DISUELTO en el agua, que al variar las condiciones de presión /
temperatura, pasa a aire atmosférico.
Que problemas trae la presencia de aire en las conducciones Lo primero que debemos recordar es que a diferencia del agua, el aire es capaz de ser
COMPRIMIDO. O sea, al aumentar la presión, el mismo disminuye su volumen.
El aire puede ser el desencadenante de ondas de presión y golpes de ariete.
Otro efecto indeseable del aire en las conducciones es la acumulación en los puntos altos en
forma de BOLSONES. Los bolsones de aire generan importantes inconvenientes especialmente en
las conducciones “planas”, con escasa pendiente o en conducciones de baja velocidad, donde el
flujo del agua no es capaz de “arrastrar” el aire.
Su presencia aumenta el consumo energético durante la impulsión.
Que problemas trae la presencia de vacío en las conducciones Cuando decimos vacío, en realidad nos referimos a presiones negativas, sub-atmosféricas.
Durante el vaciado o drenaje de las tuberías (sea que se este realizando en forma programada y
controlado o sea que ocurra en forma violenta producto de una rotura), las presiones negativas
pueden generar colapso y aplastamiento del tubo.
Este fenómeno se da especialmente en los tubos plásticos, especialmente los de baja clase
(escaso espesor de pared).
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VALVULA DE SECCIONAMIENTO CERRADA
PRESIONES SUB-ATMOSFERICAS
COLAPSO DE LA TUBERIA
El colapso puede o no traer roturas inmediatas, pero sin dudas debilita la tubería, en especial en
las juntas de goma. Probablemente muchas de las pérdidas experimentas por las juntas de goma
bajo presión, tienen su origen en situaciones de colapso previas.
Que tipos de válvulas de aire existen Hay 3 tipos de válvulas de aire:
−
Válvulas cinética
−
Válvula automática
−
Válvula combinada
 VALVULA CINETICA También es llamada ventosa de aire‐vacío Opera a BAJA PRESION (pocos metros).
LIBERA GRANDES VOLUMENES de aire durante el LLENADO
de la tubería.
REINGRESA GRANDES VOLUMENES de aire durante el
VACIADO de la tubería.
La misma presentan un orifico, llamado orificio cinético, por donde
sale y entra el aire.
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La función cinética es sin dudas la principal función de las válvulas de aire.
Mientras la conducción esta llena de agua y presurizada, la función cinética se cierra y no opera;
solo trabaja durante el llenado y vaciado de la tubería.
Las tradicionales válvulas cinéticas, poseen un flotante HUECO, en forma de esfera.
Este diseño tradicional de válvulas de aire presenta las siguientes características:
− El orificio cinético normalmente es de menor sección que el diámetro nominal de la brida.
− El flotante hueco, sea plástico o de acero inoxidable, suele aplastarse y deformarse.
Inmediatamente la válvula pierde agua. Es la principal pieza de recambio de estas válvulas.
− En acueductos presurizados durante largo tiempo, es frecuente que el flotante se “pegue” al
asiento de goma, dificultando la reapertura de la válvula.
− Hay riesgo de cierre prematuro, con baja presión.
 VALVULA AUTOMATICA También es llamada purga. Opera a ALTA PRESION (varios kg/cm2).
LIBERA PEQUEÑOS VOLUMENES de aire PRESURIZADO
existente en la conducción.
Es una función “de mantenimiento”.
El orificio por donde sale el aire en la válvula automática, es llamado
orificio automático y solo es importante liberando el aire presurizado.
No reemplaza al orificio cinético.
El diseño tradicional de las válvulas de aire automáticas presenta las
siguientes características:
− Poseen un flotante hueco, en forma de esfera o similar.
− Suelen existir piezas móviles, propensas a trabarse o desgastarse.
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 VALVULA COMBINADA También es llamada trifuncional = aire ‐ vacío ‐ purga En una misma unidad, se encuentra la función cinética y la automática.
− a BAJA PRESION (pocos metros).
LIBERA GRANDES VOLUMENES de aire
durante el LLENADO de la tubería y
REINGRESA GRANDES VOLUMENES de aire
durante el VACIADO de la tubería
− a ALTA PRESION (varios kg/cm2), LIBERA
PEQUEÑOS VOLUMENES de aire
PRESURIZADO.
El diseño tradicional de válvula de aire
combinada presenta las siguientes
características:
− Existe un cuerpo para la función cinética y un
adosado a este, un segundo cuerpo para la
función automática.
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Que ofrece en válvulas de aire
Válvula combinada DAV-MH-KA
SELLO DE
FUNCION
CINETICA
ORIFICIO
AUTOMATICO
SELLO DE
FUNCION
AUTOMATICA
FLOTANTE
SUPERIOR
FLOTANTE
PRINCIPAL
VASTAGO
− Diseño moderno, el cual fue elaborado considerando la norma estadounidense AWWA C512.
− Diseño compacto. En un único cuerpo, coexiste la función cinética y la función automática.
− Facilidad de instalación. Hay mejor aprovechamiento del espacio.
− El área del orificio cinético, concuerda con el área de la brida de conexión (DAV-MH).
− Flotante de PEAD compacto. Frente a los golpes de presión (cierre brusco), no existe posibilidad de
deformación o abolladura.
− El diseño del flotante posibilita que durante la función cinética de eliminación de aire, la válvula
permanezca abierta por más tiempo, incluso a velocidades muy altas.
− Posibilidad de realizar tareas de mantenimiento sin necesidad de quitar el cuerpo de la válvula de la
instalación.
− Posibilidad de instalar dispositivo SA - limitador de onda, sin necesidad de quitar el cuerpo de la
instalación.
− Disponible en 2 versiones: MS = flujo standard / MH = alto flujo.
− Cuerpo, tapa y disco de sello cinético elaborados en fundición dúctil.
− Ejes internos, guías y bulonería de acero inoxidable.
− Flotador principal y flotador superior de PEAD.
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− Sellos internos en NR y EPDM.
− Disponible en PN16 y PN25.
− Disponible en 2 / 3 / 4 / 6 / 8 / 10 / 12”.
− Hasta el tamaño de DAV-MH de 6” y hasta DAV-MS de 8”, el orificio de salida de la tapa es roscado, de
forma tal de poder conectar un tubo de descarga.
− Conexión roscada y bridada.
Como opera la DAV‐MH‐KA ACUEDUCTO LLENO Y PRESURIZADO
Conjunto flotante en el punto superior
No hay entrada ni salida de aire
GRANDES VOLUMENES
BAJA PRESION
LLENADO O VACIADO DEL ACUEDUCTO
Conjunto flotante en punto inferior
Libre entrada o salida de aire
Flotante superior
permanece
cerrando
el orificio cinético
Orificio de purga
automático abierto
durante
breve tiempo
Descenso del
flotante
inferior
durante breve
tiempo
ACUEDUCTO LLENO Y PRESURIZADO
LIBERACION DE AIRE PRESURIZADO POR
EL ORIFICIO DE PURGA AUTOMATICO
PEQUEÑOS
VOLUMENES
ALTA PRESION
Como opera la función
AUTOMATICA de la DAV:
- Dado que el acueducto esta lleno y
presurizado, el flotante superior
permanece en su punto más alto,
cerrando el orificio cinético.
- El aire que se va acumulando,
presiona el flotante inferior logrando
que el mismo descienda unos pocos
milímetros y que libere el orificio de
purga automático.
- Cuando el aire presurizado se ha
liberado, el flotante inferior asciende y
cierra el orificio de purga automático.
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Performance de la válvula combinada DAV‐MH‐KA La familia de válvulas de aire DAV‐M VALVULAS DAV METALICAS
DAV-MP-1A
válvula metálica - automática - 1”
DAV-MP-2KA
válvula metálica - combinada (cinética+automática) - 2”
DAV-MS-K
válvula metálica - flujo standard - cinética - de 3” a 12”
DAV-MS-KA
válvula metálica - flujo standard - combinada (cinética+automática) - de 3” a 12”
DAV-MH-K
válvula metálica - flujo alto - cinética - de 2” a 10”
DAV-MH-KA
válvula metálica - flujo alto - combinada (cinética+automática) - de 2” a 10”
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Donde ubicar las válvulas de aire? AL INICIO DE LAS IMPULSIONES EN PUNTOS ALTOS INTERMEDIOS Si existen 2 picos altos intermedios cercanos, se deberá seleccionar el más elevado. AGUAS ARRIBA Y AGUAS ABAJO DE LAS VÁLVULAS DE CONTROL Y DE OTROS DISPOSITIVOS DOROT control valves - Technical support - Export Department
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EN SITIOS DONDE HAY RIESGO DE COLAPSO DE TUBERÍA (p. ej. salida de tanques) VARIACION DE LA PENDIENTE (disminución) VARIACION DE LA PENDIENTE (aumento) EN PENDIENTE UNIFORME Y PROLONGADA, CADA 800‐1000 METROS Se deberá reducir dicha distancia en los siguientes casos: −
−
−
−
si la tubería es altamente sensible a condiciones de colapso o hay alto riesgo de presiones negativas. donde desde la fuente del agua se pueda introducir grandes cantidades de aire. en topografías montañosas, donde las diferencias de elevación son relativamente altas. en sistemas de baja presión. En los
puntos intermedios con posibilidad de ruptura de la vena líquida y riesgo de golpe de ariete, se deberá
incorporar en la válvulas de aire el dispositivo SA (surge arrest) - limitador de onda. Ver Dorot Boletín técnico #8.
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