SpC-RCMW

TR-08

Recomendaciones para vlvulas de aire

En los sistemas de conduccin de agua se encuentran volmenesde aire disuelto y libre, debido a una o varias de las siguientescausas:- La lnea no se ha llenado completamente, lo cual deja bolsasde aire en los puntos altos y en accesorios.- El aire que estaba disuelto en el lquido se libera porque bajala presin o sube la temperatura.- Torbellinos del lquido en el punto de bombeo introducen aireen el sistema.- Succin de aire a travs de orificios y accesorios.

Si el aire que est en el sistema no se controla, pueden producirsediversos fenmenos, tales como:- Generacin de vaco con efectos muy negativos.- Disminucin de la eficiencia del drenaje.- Bolsas de aire, capaces de provocar la reduccin de la seccintransversal del flujo, con aumento de las prdidas de energa,sacudones en el sistema, y en casos extremos, la interrupcintotal del flujo.- Ondas de sobrepresin.- Incremento de la corrosin en las piezas y accesorios de metal.- Reduccin de la eficiencia de la bomba.- Peligro de explosiones con gran liberacin de energa, en lossitios de concentracin de aire comprimido.- Distorsiones en la medicin del flujo.- Mayor desgaste en las piezas mviles y en los medidores deflujo (fluidmetros).- Riesgo de cavitacin.

Las vlvulas de aire se clasifican en tres tipos principales:- Vlvula de aire o ventosa de aire y vacio, con orificio grandey baja presin.Finalidad: Purgar grandes caudales de aire durante el llenado dela tubera e introducir grandes caudales de aire mientras el sistemase vaca. Esta etapa de introduccin del aire es de importanciacrtica para tuberas susceptibles de colapso en caso de generarsesubpresin cuando se vacan. Adems, la entrada de aire en elsistema influye en la velocidad de salida del lquido, un factoresencial cuando las tuberas de agua o de otros fluidos se drenancon fines de mantenimiento. Este tipo de vlvula funciona slocuando la tubera se encuentra en condicin atmosfrica, es decircuando el sistema no est presurizado. Cuando el agua fluye porel sistema presurizado, esta vlvula permanece cerrada.La presin del sistema sobre la abertura superior de la vlvulagenera una fuerza mayor que el peso del flotador. Porconsiguiente, cuando no hay presin en el sistema, el flotadorbaja y el aire entra. La liberacin de aire a grandes velocidadesno puede arrastrar el flotador causando el cierre prematuro dela vlvula, que se cierra hermticamente slo con la llegada dellquido a la vlvula.

Vlvula de aire o ventosa automtica, con orificio pequeo, dealta presinFinalidad: Purgar el aire atrapado que se acumula en el sistemapresurizado.En los picos (puntos altos) del sistema se forman bolsas de aire.

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En esos puntos es preciso instalar vlvulas de aire automticas.El aire sube a la parte superior de la vlvula ocupando el lugardel lquido; cuando el flotador baja, se abre el orificio y el airesale.El lquido vuelve a llenar el lugar desocupado por el aire que hasido liberado; el flotador vuelve a subir a la posicin de cierrehermtico.

Vlvula de aire combinada (de doble finalidad), constituida poruna vlvula de aire y vacio y una automtica en una sola unidad.Finalidad: Liberar grandes caudales de aire durante el llenado dela tubera, e introduccin de aire mientras la tubera se vaca,adems de purgar el aire atrapado en el sistema presurizado.

Recomendaciones para la determinacin deldimetro en vlvulas de combinacin y de airey vacio.

Antes de determinar el dimetro de cualquier vlvula de aire,deben definirse las funciones que de ella se requieren, as comoel nivel de proteccin que debe proporcionar.Las funciones principales de las vlvulas de aire son:1. Salida libre o controlada del aire durante el llenado de latubera:a. Salida controlada: El dimetro de la vlvula se determina paralimitar el caudal o la velocidad de llenado.b. Salida libre: La vlvula sirve para liberar el aire mientras sellena la tubera, pero su funcin no es limitar el caudal o lavelocidad de llenado.2. Introduccin de aire a fin de evitar la generacin de vaco y/oel golpe de ariete negativo (subpresin):a. Durante el vaciado de la tubera a travs de vlvulas de drenajede ubicacin y tamao definidos.b. En caso de explosin de un tubo en puntos a lo largo del tubodefinidos o no definidos a tal fin, o en caso de rotura hasta undimetro de rotura determinado, con drenaje del agua en flujolibre a travs de la rotura.c. Durante la separacin de la columna de agua a raz de extremasfluctuaciones en el rgimen de flujo dentro del tubo.

El caudal de aire que se requiere, as como el dimetro de lavlvula, se determinan en funcin de la finalidad de instalacinde la vlvula, segn se explica a continuacin:

Si la finalidad de la vlvula de aire es slo limitar la velocidad dellenado, el caudal de salida del aire que se requiere es igual alcaudal de llenado del sistema, que deriva de la velocidad deseadade llenado.

Si la funcin de la vlvula de aire es proteger al sistema en casode rotura de un tubo en toda su seccin transversal, con vaciadoen flujo libre, suele determinarse el caudal de entrada del aireque se requiere efectuando un anlisis basado en alguna de lasfrmulas de clculo de caudales, tales como la ecuacin de

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Hazen-Williams.

Donde:Qburst = Capacidad requerida de introduccin para la rotura (m3/seg)S = pendiente hidrulica o prdida de carga (m/m)D = Dimetro (m)C = coeficiente de Hazen-Williams

- Dado que los resultados de este anlisis son a veces extremos,se puede reducir el nivel de proteccin y contentarse con unavlvula de aire que suministre un porcentaje relativo del caudalque se requiere.- Si la vlvula de aire se instala para proteger al sistema mientrasse vaca a travs de determinado dispositivo de drenaje, se puedeutilizar un anlisis basado en la ecuacin del orificio:

Donde:Qdrainage = Capacidad requerida de introduccin para la rotura (m3/s)Cd = Coeficiente de descarga (0.6)g = Gravedad (9,81 m/seg2)

h = Diferencia de altura entre el punto ms alto y el punto dedrenaje (m)D = Dimetro de la vlvula de drenaje (m)

Si la vlvula de aire est destinada a proteger al sistema en casode rotura de un dimetro determinado, se puede utilizar el anlisismencionado, utilizando una vlvula de drenaje virtual con undimetro igual al de la rotura.Puesto que el clculo del dimetro de las vlvulas de aire debeefectuarse en cada punto de aire del sistema por separado, se tratade una tarea laboriosa.Para facilitarla, ARI ha desarrollado un software especializadodenominado ARIavCAD, por intermedio del cual se determinanlos dimetros y ubicaciones de las vlvulas de aire y se seleccionanlas vlvulas ms adecuadas a cada punto, de los varios modelosproducidos por ARI. El uso de ARIavCAD est altamenterecomendado, y los interesados en obtener ms informacin debendirigirse al Departamento de comercializacin de ARI.

Qburst =1.852 SD4.87

C1.85210.69

Qdrainage = Cd (2gh) D 2

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