Dorot Boletín Técnico #11 - Control de Nivel en Depósitos - Parte 2

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BOLETIN TECNICO #11

A partir de apuntes tomados en capacitaciones dictadas por Giora Heimann Technical Consultant E-Mail: [email protected]

CONTROL DE NIVEL EN RESERVORIOS - parte 2

Parte2cuandoalcontroldenivelselesumaotrafuncin

Las vlvulas de control de nivel generalmente estn al extremo de una tubera.

En ciertas circunstancias, puede ser interesante incluir otras funciones de control.

Veamos solo algunos ejemplos:

FLDI/PSControldeniveldiferencialysostenedoradepresin

Suponiendo una conduccin (sea gravitacional o por impulsin), que antes de alimentar

un tanque final, pase por una poblacin. Se busca dar prioridad de consumo a la poblacin por

sobre el llenado del tanque.

La vlvula de control de nivel solo podr actuar cuando el consumo de la poblacin sea bajo, y

consecuentemente la presin de la red sea alta (por ejemplo durante la noche), superior a la

presin de calibracin de la vlvula sostenedora.

(a) Presin esttica(b) Presin de calibracin (piloto sost.)(c) Presin dinmica alta(d) Presin dinmica baja

(a)

(b)

(c)

(d)

FUNCIONES REDUNDANTES:

- Si la presin dinmica es superior a la presin de calibracin (c > b), el piloto sostenedor manda abrir la vlvula; pero la vlvula se va a abrir, solo si el nivel del tanque es bajo y el piloto flotante as lo permite.

- Si el nivel del tanque es bajo el piloto flotante manda abrir la vlvula; pero la vlvula se va a abrir, solo si la presin dinmica es superior a la presin de calibracin (c > b).

PILOTO SOSTENEDOR

PILOTO FLOTANTE


BOLETIN TECNICO #11

FLDI/SPControldenivelporflotantediferencialycierrecontrolado

Suponiendo tener una conduccin gravitacional larga, donde la velocidad del fluido sea

media a media-alta, y donde la presin esttica este prxima a la presin nominal del tubo

(clase).

Si al final de la misma se encuentra una vlvula de control de nivel, el cierre de la misma debera

ser muy lento. Un cierre brusco generar ondas de presin que podrn ocasionar daos

severos.

El dispositivo SP de cierre controlado extender el tiempo de cierre evitando las peligrosas

ondas de presin mencionadas.

(a) Presin esttica(b) Presin de calibracin (piloto cierre lento)

P de calibracin = P esttica + 5 m.c.a.Ondas de sobrepresin por cierre rpidoOndas de presin inferior a la esttica

(a)(b) = (a) + 5 mca

CONDUCCION GRAVITACION

- gran longitud

- caudal medio a medio-alto

- presin esttica similar a presin nominal de la tubera

PILOTO DE CIERRE LENTO

PILOTO FLOTANTE

Durante el cierre de la vlvula, existe alto riesgo de generar

ondas de presin muy dainas


BOLETIN TECNICO #11

Cuando el PILOTO DE CIERRE LENTO detecta que la presin es superior a la presin

de calibracin, inmediatamente detiene el proceso de cierre. El proceso de cierre se va a

retomar cuando la presin se estilice y sea inferior a la presin de calibracin.

Vlvula FLDI con dispositivo SP de cierre lento PRESION A LA ENTRADA DE LA VLVULA

PRESION ESTATICA

Vlvula FLDI standard sin dispositivo SP de cierre lento PRESION A LA ENTRADA DE LA VLVULA

PRESION ESTATICA


BOLETIN TECNICO #11

El dispositivo de cierre lento SP permite que el cierre de la vlvula adopte un comportamiento

muy similar a lo que se conoce como CIERRE LINEAL.

Nota: en caso de una excesiva sobrepresin, el piloto manda a abrir la vlvula, oficiando la

misma como una vlvula de alivio rpido.

Todas las vlvulas de control de nivel de tipo on/off (FLDI1 - FLDI2 - FLEL - AL), pasan de totalmente abierta (mnima presin de entrada a la vlvula) a totalmente cerrada (mxima presin de entrada a la vlvula) y por lo tanto pueden sufrir el fenmeno descripto de ondas de sobrepresin por cierre brusco.


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FLDI/EL(NO)Controldeniveldiferencial,deactivacinelctrica(normalmenteabierta)

La vlvula es normalmente abierta. La misma se cierra por la activacin de una seal

elctrica proveniente de un centro de control o bien por que el nivel del agua ha alcanzado el

punto mximo.

Propongamos el siguiente ejemplo: un tanque que en cierto momento, cuando la red dispone de

caudal y presin, recibe y almacena agua. En momentos de mayor demanda, aporta agua a la

red por la misma tubera. Existe un equipo de bombeo booster en by-pass.


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AL/FRControldealtitud,limitadoradecaudalconpilotodiferencial

Como ya fue dicho, las vlvulas de control de nivel de tipo 3 vas son de tipo on/off, es

decir, cuando la vlvula se abre, lo hace totalmente, sin estriccin 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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ghCAQ 2=

Cual es la gran desventaja de esta funcin de control?

Dado que se busca que la placa orificio no genere gran prdida de carga (no mas de 2 metros)... y que a partir de la formula de Torricelli (simplificada)

- Al duplicar el diferencial de presin, tan solo se va a variar el caudal en un 41-42%.

Si se desea incrementar el caudal mas all 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 presin (siguiente ejemplo).

AL/PRControldealtitud,limitadoradecaudalconpilotoreductordepresin

En este caso, se reemplaza el piloto diferencial de presin por un piloto reductor de

presin y se instala una placa orifico aguas abajo de la vlvula.

El piloto reductor de presin posee un amplsimo rango de operacin lo que posibilita ampliar

enormemente el caudal.

Aqu la idea es siempre la misma: mantener el diferencial de presin entre la entrada y la salida

de la placa.

La presin a la salida de la placa esta determinada por el nivel del agua (2). La presin a la entrada de la placa esta garantizada por el piloto reductor de presin (1).

Q = caudal C = constante del orificio A = rea del orificio g = aceleracin de la gravedad


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Controldenivelbajocondicionesdecavitacin En muchas oportunidades, las vlvulas de control de nivel deben operar en condiciones

de cavitacin destructiva. Esto ocurre cuando la descarga de la vlvula es libre (o a lo sumo con

muy pocos metros de columna de agua), pero en el ingreso de la vlvula existe un considerable

valor de presin.

En situaciones de cavitacin destructiva, se puede controlar la misma colocando una placa

orificio a la salida de la vlvula de control de nivel o bien colocando en la vlvula un dispositivo

anticavitante F (ver Boletn Tcnico #12 - parte 3).

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.

Si la vlvula estuviera sometida a condiciones de cavitacin destructiva (alto diferencial entre presin de salida y presin de entrada, es posible utilizar la placa orificio como dispositivo para perder presin en 2

pasos y ofrecer as condiciones seguras a la

vlvula principal.

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