VALVULA SOSTENEDORA DE PRESION Una misma función, 5

BOLETIN TECNICO #05
VALVULA SOSTENEDORA DE PRESION
Una misma función, 5 ejemplos de uso.
A partir de apuntes tomados
en capacitaciones dictadas por
Giora Heimann
Technical Consultant
E-Mail: giorah@dorot.org.il
Que es una SOSTENEDORA?
Una válvula sostenedora de presión
busca controlar la presión AGUAS
ARRIBA de la válvula, con
independencia del flujo, demanda o
consumo.
Si la presión aguas arriba de la válvula, es mayor que la presión de calibración
Æ la válvula se abre.
Si la presión aguas arriba de la válvula, es menor que la presión de calibración
Æ la válvula se cierra.
Es una válvula capaz de modular.
5 posibles usos de la función SOSTENEDORA DE PRESION
1) instalada sobre la tubería principal, como control de bombeo
2) como válvula de alivio
3) en baterías de filtros con retrolavado
4) para priorizar un uso sobre otro
5) como “reguladora” de presión
SOBRE LA TUBERIA PRINCIPAL COMO CONTROL DE BOMBEO
Durante el inicio del bombeo,
especialmente en impulsiones “cuesta
abajo”, la tubería principal se encuentra
vacía. La bomba al no tener “contra
presión” opera en un rango de ALTO
CAUDAL y BAJA PRESIÓN.
Sobre giros de motores y golpes de presión son la consecuencia lógica de esta situación.
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Como funciona la válvula sostenedora de presión como control de bombeo?
La misma se calibra a un valor de presión algo inferior a la presión de operación del sistema.
Mientras la tubería esta vacía, la
válvula se abre parcialmente,
P a la salida
de la bomba
Punto de trabajo según diseño
Punto de calibración de la
válvula SOSTENEDORA
dejando pasar solo parte del agua,
manteniendo la bomba en un punto
30
25
“lógico” de operación.
Punto de operación
incorrecto
Cuando la tubería se ha llenado
completamente, aumenta la presión
aguas arriba y la válvula se abre
8
completamente..
La válvula debe ser diseñada para el
máximo caudal de la bomba..
200
250
350
Q de
bombeo
Esta aplicación es muy útil cuando
en forma frecuente se enciende y apaga el bombeo con el consecuente vaciado y llenado de
la tubería.
COMO VALVULA DE ALIVIO
Si en toda red eléctrica debe existir un fusible o llave térmica de protección, en todo equipo
presurizado deben existir elementos de seguridad. La válvula de alivio junto con las válvulas
de aire, son de los principales elementos de seguridad.
La misma se instala sobre una
derivación en TE y como toda válvula
sostenedora, limitará la presión aguas
arriba, derivando parte del agua fuera
de la conducción.
Si la presión es mayor que la presión
de calibración, la válvula se abre.
Cuanto se abre la válvula?
Hasta equilibrar el sistema con la presión de calibración.
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Si bien la válvula de alivio funciona solo en situaciones
extraordinarias, su funcionamiento no solo debe ser
efectivo sino inmediato. La presencia de un piloto de
rápida respuesta transforma la válvula de alivio en una
válvula de ALIVIO RAPIDO.
Válvula de ALIVIO RAPIDO Serie 100 de 2”, para protección de un equipo de riego. Las válvulas de alivio de gran diámetro poseen varios litros de agua dentro de la cámara de
control, los cuales deben ser rápidamente drenados para permitir la rápida apertura de la
misma. Drenar la cámara
mediante una tubería de 3/8”
ó 1/2” demandaría
importantísimos segundos.
Para acortar el tiempo de
apertura, Dorot en sus válvula
de 6” ó mas grandes, dispone
de una válvula adicional
instalada sobre la tapa, que
con su boca de 2” permite
drenar rápidamente la
cámara, cumpliendo con la
consigna de ALIVIO RAPIDO.
Válvula de ALIVIO RAPIDO serie 300 de 8” para protección de una impulsión. Nótese en la tapa, la válvula adicional para drenaje rápido de la cámara. DOROT control valves - Technical support - Export Department
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Superado el incidente que generó la sobre presión, la válvula detecta que la presión es inferior
al valor de calibración y se cierra.
Pero el cierre debe ser lento. Un cierre brusco generaría un golpe de presión tan peligroso
como el que se quiso evitar.
Las válvulas de diafragma de la serie 100, son muy utilizadas como válvulas de alivio. Para su
dimensionamiento se puede adoptar la siguiente formula:
Ø (mm) =
250 xQ(m3 / h)
Δh(m)
EN BATERIA DE FILTROS CON RETROLAVADO
Cuando existe una estación de filtrado con 2 o mas filtros en paralelo, los fabricantes de los
filtros exigen una presión mínima (lo que garantiza un caudal mínimo) para producir un
correcto retrolavado de los mismos.
Pero dado que la red o el equipo de riego siguen funcionando, la mayoría del caudal sigue su
curso normal. Resultado: la presión “se cae” y el caudal de retrolavado es insuficiente,
generando una limpieza defectuosa del filtro.
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2
3
4
Cabezal de filtrado sin
válvula sostenedora.
Durante el retrolavado, la
mayoría del caudal sigue su
curso normal.
La presión se cae y el
retrolavado es deficiente
CAUDAL
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La instalación de una válvula SOSTENEDORA de presión aguas abajo de los filtros
“mantendrá” los mismos con la presión mínima solicitada.
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2
3
4
Cabezal de filtrado con
válvula sostenedora.
Durante el retrolavado, el
piloto detecta la caída en la
presión. La válvula se cierra
parcialmente, manteniendo
la presión de retrolavado.
CAUDAL
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PARA PRIORIZAR UN SECTOR POR SOBRE OTRO
Esta función es muy utilizada en redes de agua pública, donde existen distintos tipos de
clientes que poseen distinta prioridad de servicio.
A las viviendas familiares se les debe garantizar una presión mínima, por contrato (por ejemplo
10 mca), por sobre otro tipo de clientes, como son las fábricas e industrias.
Red sin válvula sostenedora. Mientras la válvula de alimentación del tanque del
depósito final esta abierta, su alto consumo hace caer la presión general de la
red, no pudiendo garantizar a las viviendas la presión mínima según contrato.
Red con válvula sostenedora. Durante las horas del día, cuando hay mayor consumo, la
válvula detecta la caída en la presión y se cierra. Durante la noche, el consumo disminuye,
aumenta la presión y la válvula se abre, permitiendo abastecer otros usos aguas abajo.
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La función SOSTENEDORA de presión tan cual fue
planteada en el ejemplo anterior, suele complementarse
con un piloto REDUCTOR de presión. Mientras que la
P1
primera garantiza la presión mínima aguas arriba P1, la
segunda evita la sobre presión aguas abajo P2.
P2
Q
REDUCTORA & SOSTENEDORA
DE PRESION
COMO REGULADORA DE PRESION EN BOMBAS CENTRIFUGAS
Es sin duda alguna el uso menos frecuente de una válvula sostenedora.
Veamos un ejemplo:
Suponiendo disponer de una bomba centrífuga, la cual esta diseñada para operar a 25 mca.
Durante unas pocas horas al día, el consumo baja y la presión experimenta un aumento,
llevando el sistema a 35 mca.
Pero dado que se necesita mantener la presión a no más de 25 mca, la solución tradicional
sería instalar una válvula REDUCTORA de presión, en línea, la cual va a limitar la presión al
valor de calibración, con independencia del consumo o demanda.
Con independencia de la presión de entrada P1 ó del
consumo ó caudal Q, la válvula REDUCTORA de
presión mantiene la presión de calibración
Sin duda alguna, la válvula REDUCTORA de presión deberá ser de igual diámetro que la
tubería de la impulsión (o a lo sumo un diámetro menor) y estará funcionando continuamente,
aunque como fue dicho, solo es necesaria unas pocas horas.
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Otra opción puede ser implementar una válvula SOSTENEDORA de presión PS(R) sobre una
derivación en TE. La misma deberá ser de menor diámetro que la tubería de impulsión, dado
que solo debe derivar parte del caudal.
El agua aliviada por la PS(R) puede:
− retornar al depósito original
− ser derivada a otro destino
− retornar a la succión de la bomba
(by-pass)
Con independencia del
consumo ó caudal, la
SOSTENEDORA de
presión PS(R) será
capaz de mantener la
presión de calibración
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1) SITUACION ORIGINAL
2) CAIDA OCASIONAL
EN LA DEMANDA
Q P
Q P
Presión y caudal se corresponde con
los valores de diseño.
El caudal demandado cae. Hay un
aumento no deseado en la presión.
3) SOLUCION TRADICIONAL
REGULADORA PR EN LINEA
4) VALVULA SOSTENEDORA
PS(R) EN DERIVACION
QP
QP
Frente a la caída en la demanda del
caudal, la válvula se cierra parcialmente.
la presión aguas arriba, pero
Aumenta
permanece constante la presión aguas
La bomba continúa con su régimen
original. La presión se corresponde con la
de diseño. El exceso de caudal no
demandado, es derivado por la PS(R).
abajo. La bomba trabaja en otro régimen.
La opción de la REDUCTORA EN LINEA
implica:
− Válvula de mayor diámetro
− Mayor inversión en instalación
− Menor consumo energético
Además se debe evaluar:
− Si la instalación es nueva o hay que modificar una ya
existente
− Que porcentaje del total de horas de trabajo se debe reducir
presión
− El monto de la inversión y el costo del Kwa / HP
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Algunas características de los pilotos sostenedores de presión 9 mantienen la presión de seteo o calibración “aguas arriba” independientemente de las
variaciones en la presión o en el caudal.
9 si la presión “aguas arriba” es inferior a la de calibración, la válvula se mantiene cerrada y
cuando la misma supera el valor de calibración, permiten la apertura de la válvula.
9 al ajustar el tornillo de calibración del piloto, se aumenta la tensión del resorte, por lo que
se eleva el valor de calibración en la presión “aguas arriba” (se necesita mas presión para
abrir la válvula).
9 Existen pilotos sostenedores de presión de 2 vías y de 3 vías.
9 Existen pilotos sostenedores de presión que invirtiendo la conexión de sus puertos pueden
ser transformados en reductores de presión.
Algunos pilotos
SOSTENDORES de presión.
PILOTO 31-310
PILOTO 29-200
PILOTO CXPS
−
3 vías
−
3 vías
−
2 vías
−
SOSTENEDOR
−
SOSTENEDOR
−
SOSTENEDOR
−
REDUCTOR
−
REDUCTOR
−
COMPENSADOR TOPOGRAFICO
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