VALVULA DE AIRE

DESCRIPCION DE FUNCIONAMIENTO Y USOS

NO COMERCIALIZAMOS VENTOSAS O VALVULAS DE AIRE, brindamos servicios de ingeniera para el control del aire en tuberías que incluyen estos dispositivos.

 

Las válvulas de aire o ventosas se utilizan en acueductos, impulsiones y redes de agua y saneamiento, su presencia es indispensable por distintas razones que enumeramos a continuación.

ORIGEN DEL AIRE EN LAS TUBERIAS

El agua siempre contiene aire disuelto, este aire se va manifestar en forma de burbujas cuando se produce un aumento de temperatura y/o una disminución de la presión.

También existe Ingreso de aire en los bombeos debido al vortex que se forma a la entrada de la succión, Y por los sellados defectuosos en el cuerpo de la bomba y tubos de aspiración. También el aire disuelto se desprende debido a la turbulencia en la bomba y la aspiración.

Descarga incompleta de aire durante el llenado: Cuando la cañería se llena de agua, el aire que contiene debe ser liberado al exterior, si las medidas tomadas para que esto ocurra son insuficientes, parte del aire permanecerá atrapado dentro de la tubería.

 

PROBLEMAS POR LA PRESENCIA DE AIRE EN LAS TUBERIAS

El control de la presencia de aire dentro de la tubería puede causar severos problemas:

- Impedancia del flujo en tuberías o reducción de la sección efectiva: tiene como consecuencia el incremento de las pérdidas de energía. También el suministro inadecuado de agua a las distintas áreas del sistema  debido a la obstrucción del flujo y a la acumulación de pérdidas de carga localizadas.

- Lecturas inexactas en medidores e hidrómetros.

- Serios daños a las piezas internas giratorias de medidores.

- Suministro inadecuado de agua debido a lecturas incorrectas de medidores e hidrómetros.

- Problemas de Corrosión y Cavitación.

PROBLEMAS POR LA AUSENCIA DE AIRE EN LAS TUBERIAS

El problema del aire en las tuberías no solo se debe a su presencia sino que en algunos casos es por su ausencia, como por ejemplo el colapso de tuberías por depresión o presiones negativas, y el colapso por sobre presiones transitorias o golpe de ariete. Y también por la succión de barro y suciedad en las conexiones, succión de sellos, empaques y otras piezas internas, y succión de substancias químicas inyectadas al sistema.

VALVULA DE AIRE, FINALIDADES

Vaciado de Tuberías: proteger la instalación de los efectos nocivos de las depresiones durante el vaciado de la tubería, permitiendo el ingreso de grandes cantidades de aire y evitando así roturas y el eventual colapso por aplastamiento.

Llenado de Tuberías: permitir el egreso de aire durante el llenado eliminando así las bolsas de aire que perturban el flujo de agua y que a veces pueden llegar a la obstrucción total.  Evitando: la reducción del caudal transportado  y el aumento de las pérdidas de energía y el consiguiente incremento de los costos de operación.

Purga de Aire durante la Operación del Sistema: permitir evacuar o purgar pequeños caudales de aire durante el funcionamiento en régimen de la conducción.

VALVULA DE AIRE - TIPOLOGIAS

Válvula de Aire Cinética, de Doble Efecto o de Orificio Grande:

Protege la instalación de los efectos nocivos de las depresiones durante el vaciado de la tubería, evitando roturas y el eventual colapso por aplastamiento. Permite el egreso de aire durante el llenado eliminando las bolsas de aire que perturban el flujo de agua.

Válvula de Aire Automática, de Purga, o de Pequeño Orificio:

Permite evacuar o purgar pequeños caudales de aire durante el funcionamiento en régimen de la conducción.

Válvula de Aire Combinada o de Triple Efecto:

Combina la operación de los componentes cinéticos y automático.

ANALISIS Y UBICACION DE VALVULAS DE AIRE

El análisis de ubicación y selección de diámetro de válvulas de aire contempla los siguientes casos:

-Llenado de la cañería: en este caso se dimensiona las ventosas o válvulas de aire para que el caudal de agua que ingresa al sistema sea igual al caudal de aire a evacuar por la ventosa.

-Vaciado de la cañería: en este caso se dimensiona para que el caudal de agua que egresa sea reemplazado por aire para evitar el colapso por depresión de la cañería, el cálculo se realiza mediante la fórmula:

Q drenaje = Cd . A (2.g.H) ^0.5

Q drenaje = caudal de drenaje = caudal de ingreso de aire (en m3/seg)

Cd = coeficiente de descarga (0.6)

g = aceleración de la gravedad (9.8 m/seg^2)

A = área de la válvula de drenaje (m^2)

H = diferencia de altura entre el punto de drenaje y el punto cercano más alto (m)

En algunos casos se puede dimensionar de acuerdo al concepto de “vaciado virtual” colocando desagües virtuales en los puntos bajos de diámetro equivalente al 30% del diámetro de la cañería u otro porcentaje según criterio del ingeniero consultor.

-Separación de la columna de agua: durante el vaciado, en los puntos altos se produce separación de la columna de agua, para evitar el colapso por depresión se calcula el ingreso de aire de manera que el caudal de operación en régimen permanente sea igual al caudal de ingreso de aire.

-Rotura: se realiza este análisis para evaluar eventuales roturas de la cañería y calcular el ingreso de aire necesario para evitar el colapso del resto del sistema por depresión. Estos posibles escenarios de rotura se plantean en términos de % de área expuesta por rotura respecto al diámetro de la cañería principal. El cálculo se realiza mediante la fórmula:  

Q rotura = 0.278 CHW . D^2.63 (H / L) ^0.54

Q rotura = caudal de rotura = caudal de ingreso de aire (en m3/seg)

CHW = coeficiente de Hazen-Williams

D = diámetro (m)

H = diferencia de altura entre el punto de rotura y el punto cercano más alto (m)

L = longitud del tramo, contempla el gradiente hidráulico (m)

-Purga de aire durante la operación del sistema: además del aire que ingresa al sistema en el bombeo, el agua contiene aire disuelto que se manifiesta en forma de burbujas por cambios de presión o temperatura y se acumula en los puntos altos; si no es retirado genera pérdidas de carga localizadas en el sistema.

-Instalación: las válvulas de aire deben instalarse sobre una válvula de seccionamiento para permitir el mantenimiento con el sistema en operación. Preferentemente se deben utilizar válvulas tipo esclusa para no reducir el área de pasaje de aire.

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