Presentacion De Valvulas Ventosas 2

VALVULAS VENTOSAS PRESENTADO POR: ANGIE GOMEZ LAURA DAZA DEMY ZARATE JOSE BERNUY JHON CUJIA

VÁLVULAS VENTOSAS INTRODUCCIÓN Las ventosas son dispositivos mecánicos sencillos, imprescindibles en todo tipo de redes de distribución de agua, cuya misión es asegurar el correcto funcionamiento de las tuberías, regulando la cantidad de aire libre que existe en el interior de las mismas.

Las Válvulas Ventosas fueron diseñadas para expulsar el aire atrapado en tuberías, filtros, tanques y depósitos, al igual que en otros lugares donde la presencia de este es perjudicial para un correcto funcionamiento del sistema de riego. Estas ventosas logran expulsar ese aire de una manera muy eficaz. Igualmente permiten admitir aire en casos de depresión dentro de las tuberías.

Tomado de: http://www.fidemar.com.uy/upload/fidemar /_cache/categorias/imagen/320320_ad2a50dee96fad6ab8e665cb6741d2c6. jpg

VÁLVULAS VENTOSAS ¿Para qué se utilizan las válvulas ventosas?

La necesidad de utilizar válvulas ventosas surge en el momento en que se utilizan tuberías para el transporte de agua en terrenos irregulares y/o extensos. Debido a estas condiciones se forman bolsas de aire que pueden provocar la rotura de las conducciones, o por el contrario, que la presión del agua dentro de las tuberías sea menor que la atmosférica, donde habrá que aportarles aire para evitar su aplastamiento.

VÁLVULAS VENTOSAS

• Los geotextiles se pueden definir como un material textil plano, permeable y polimérico, que se emplea en contacto con suelos y otros materiales para aplicaciones geotécnicas en ingeniería civil.

Ventosas trifuncionales

• Este tipo de estabilización es de amplio uso pero por si sola no logra producir los efectos deseados, necesitándose siempre de por lo menos la compactación como complemento.

Ventosas bifuncionales

Ventosas monofuncionales

Tipos de ventosas

• El apisonamiento de los suelos vía vibradores es más conocido bajo el nombre de Vibroflotación o de Vibro compactación. Es una técnica de estabilización de los suelos granulosos tales como la arena, las gravas y terraplenes.

VÁLVULAS VENTOSAS GENERALIDADES: El diámetro de las ventosas será en general tanto mayor cuanto mayor sea el diámetro de la tubería en la que se han de instalar, si bien es necesario tener en cuenta otros aspectos para su elección. Basándonos en criterios prácticos, podemos dar la tabla que relaciona el diámetro de la conducción con el diámetro de la ventosa bifuncional a emplear:

VÁLVULAS VENTOSAS GENERALIDADES: A continuación se muestra el esquema de instalación (figura 6.30) y el funcionamiento (figura 6.31) de una ventosa universal.

VÁLVULAS VENTOSAS ¿Donde deben colocarse las ventosas? Puntos elevados de la conducción. Extremos de ramales finales con pendiente ascendente.  - Tramos largos de pendiente uniforme (cada 500-1.000 m)  - Cambios de pendiente en la conducción.  - Aguas arriba de las reducciones de diámetro.  - A la salida de los pozos (sobre todo si son profundos), aguas arriba de la válvula de retención, para evacuar durante el arranque el aire acumulado.  - A la entrada y salida de un sifón invertido (por ejemplo el cruce de una carretera).  - En la parte superior de un paso elevado  - En la parte alta de los colectores del sistema de filtrado.  - Aguas debajo de un punto donde exista una reducción de presión.

VÁLVULAS VENTOSAS Ventajas: • • • •

Evitan roturas en las tuberías por sobrepresión. Evitan estancamientos de agua por depresión. Aumentan la eficiencia en el transporte del agua. Reducen las pérdidas de presión en las tuberías.

¿Dónde deben instalarse? Estas válvulas se deben instalar en hidrantes, en puntos donde la tubería suba por encima del nivel del suelo, en grandes ramales de pendiente uniforme, a la entrada de instrumentos de medida, a la salida de válvulas reductoras, en reducciones de diámetro, en bombeos y sistemas de filtrado, a cada lado de los cruces por debajo de carreteras y a la salida de tuberías cuya pendiente varíe en relación con el gradiente hidráulico. Las ventosas se deben instalar siempre en posición vertical.

VÁLVULAS VENTOSAS Usos recomendados: Ventosas de Simple Efecto: En puntos altos de la instalación para un mejor purgado, en cambios de pendiente, en cada hidrante y cada 200 metros en la conducción.

Ventosas de Doble y Triple Efecto: En puntos altos para facilitar el llenado de tuberías, antes y después de cada aparato de regulación y de medición, en la descarga de un sistema de bombeo, al final de los ramales y cada 400 metros en la conducción.

VÁLVULAS VENTOSAS VENTOSAS SIMPLE EFECTO El funcionamiento de estas válvulas ventosas es cinético. Soporta presiones hasta de 16 bar (232 psi), ya que su cuerpo y base están construidos en poliamida reforzada con fibra de vidrio y además tienen un tratamiento protector contra los rayos ultravioleta.

Gracias a su ajuste y acabado estas ventosas sellan a muy bajas presiones y únicamente constan de cinco piezas, haciendo fácil su desmontaje para limpiarlas. Debido a su exclusivo diseño interior, el caudal de aire no arrastra al flotador aún con velocidades superiores a la velocidad del sonido en el orificio de salida. Únicamente el agua consigue el cierre de la válvula.

VÁLVULAS VENTOSAS Funciones de las válvulas ventosas de simple efecto: 

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Expulsar el aire de las tuberías mientras se llenan. Cuando el agua alcanza el interior de la válvula, el flotador sube sellando la salida. Evitar el aplastamiento, pues si se produce depresión, el flotador cae, permitiendo que el aire entre en las tuberías, restableciendo la presión atmosférica en su interior.

VÁLVULAS VENTOSAS VENTOSAS DOBLE EFECTO El funcionamiento de esta válvula ventosa es continuo y automático. Soporta presiones hasta de 16 bar (232 psi), ya que su cuerpo y base están construidos en poliamida reforzada con fibra de vidrio y además tiene un tratamiento protector contra los rayos ultravioleta.

Gracias a su ajuste y acabado esta ventosa sella a muy bajas presiones y consta de cinco únicas piezas haciendo fácil su desmontaje para limpiarla. Posee un único cierre que realiza la expulsión del aire cinético y del aire residual, todo ello automáticamente y sin que la presión del agua pueda impedir estas funciones. Su cuerpo es en color rojo para una fácil visualización. El exclusivo diseño del orificio en forma de “Y” consigue un caudal de aire mucho mayor que otras válvulas de este tipo tanto en la fase de expulsión como en la de admisión.

VÁLVULAS VENTOSAS VENTOSAS TRIPLE EFECTO El funcionamiento de estas válvulas ventosas es cinético y automático. Soporta presiones hasta de 16 bar (232 psi), ya que su cuerpo y base están construidos en poliamida reforzada con fibra de vidrio y además tienen un tratamiento protector contra los rayos ultravioleta.

Su exclusivo sistema de doble cierre independiente, uno para la función cinética y otro para la automática, y la baja densidad de su flotador, la hacen hermética durante la presurización o vaciado del sistema por lentas que sean estas operaciones. Un nuevo diseño interior consigue que el flotador resista la corriente del aire a velocidades que superan la del sonido en el orificio de salida. El cierre sólo se produce por acción del agua.

VÁLVULAS VENTOSAS Funciones de las válvulas ventosas de triple efecto: • Expulsar el aire de las tuberías mientras se llenan. Cuando el agua alcanza el interior de la válvula, el flotador sube sellando la salida. • Mantener de modo automático su función de purgado del aire que pueda llegar a la válvula, pues ello provoca el descenso inmediato del flotador y la apertura parcial o total del orificio de cierre. La presión del agua no impide esta función. • Evitar el aplastamiento, ya que con la mínima depresión cae el flotador y abre el cierre, con lo que el aire atmosférico entra en la tubería de forma inmediata.

VÁLVULAS VENTOSAS Funciones de las válvulas ventosas de triple efecto: • Expulsar el aire de las tuberías mientras se llenan. Cuando el agua alcanza el interior de la válvula, el flotador sube sellando la salida. • Mantener de modo automático su función de purgado del aire que pueda llegar a la válvula, pues ello provoca el descenso inmediato del flotador y la apertura parcial o total del orificio de cierre. La presión del agua no impide esta función. • Evitar el aplastamiento, ya que con la mínima depresión cae el flotador y abre el cierre, con lo que el aire atmosférico entra en la tubería de forma inmediata.

VÁLVULAS VENTOSAS Según el RAS Las válvulas de ventosas en los puntos altos de la línea de conducción deben colocarse ventosas con el fin de facilitar la salida del aire que eventualmente se acumula en la conducción durante su funcionamiento o cuando se procede a su llenado o vaciado. De igual forma, cuando la tubería tenga una pendiente constante se debe colocar una válvula ventosa cada 300 m. Dichos dispositivos deben permitir también la entrada automática de aire durante las operaciones de descarga de la tubería o cuando el caudal de agua se disminuya por causa de una rotura, de maniobras o de paradas en el flujo de la tubería

VÁLVULAS VENTOSAS El diseño debe tener en cuenta los siguientes aspectos: 1.

Podrá utilizarse una ventosa única para atender la entrada y la salida de aire, siempre y cuando dicho dispositivo sea capaz de atender ambas funciones.

2.

Preferiblemente las válvulas de ventosa deben ser bridadas según las especificaciones de la norma AWWA y con cuerpo fundido en hierro dúctil. Para los niveles de complejidad del sistema bajo y medio se pueden utilizar válvulas de ventosa roscada; para los niveles de complejidad del sistema medio alto y alto, el uso de las válvulas de ventosa roscada deberá contar con la aprobación previa de la persona prestadora del servicio de acueducto.

3.

Cuando en la conducción se encuentre una válvula de línea, debe existir una ventosa aguas arriba o aguas abajo, dependiendo de la pendiente para la aireación durante el llenado y descarga de ésta.

VÁLVULAS VENTOSAS El diseño debe tener en cuenta los siguientes aspectos: 4. Las ventosas tendrán los siguientes diámetros mínimos: Para tuberías con diámetro interno real menor o igual que 100 mm, el diámetro mínimo será de 50 mm. Para tuberías con diámetro interno real mayor que 100 mm, el diámetro mínimo de las ventosas será de 75 mm. En caso de que el diseño hidráulico incluya ventosas con diámetros inferiores a los antes establecidos, éste deberá ser aprobado por la persona prestadora del servicio. 5. El diseño del diámetro y ubicación de las válvulas de ventosa debe realizarse de forma integrada con el de las válvulas de purga. 6. Toda válvula de ventosa debe poder aislarse de la tubería principal por medio de una válvula de corte.

VÁLVULAS VENTOSAS El diseño debe tener en cuenta los siguientes aspectos: 7. Cada ventosa debe estar protegida por una cámara de inspección accesible, con su respectivo drenaje de aguas y los respiraderos necesarios para garantizar el flujo de aire y estar completamente asegurada. 8. Los dispositivos de entrada de aire deben localizarse de tal modo que no se introduzca agua extraña al sistema. Los dispositivos previstos deben instalarse de tal manera que sus aperturas se sitúen por lo menos un metro (1.0 m) por encima del nivel máximo de agua que pudiera acumularse en el sitio de la ventosa. 9. Deben disponerse puntos intermedios para la entrada de aire en la tubería cuando la línea piezométrica correspondiente a la carga de un tramo del conducto durante operaciones de mantenimiento y/o reparación, se sitúe por debajo de éste, de forma tal que cause problemas de discontinuidad en la columna líquida o problemas de posible colapso de la tubería por aplastamiento.

VÁLVULAS VENTOSAS El diseño debe tener en cuenta los siguientes aspectos: 10. Como dispositivos automáticos para la entrada o salida de aire de las líneas de conducción pueden utilizarse los siguientes: Ventosas de doble efecto para la descarga del aire acumulado durante el llenado y durante la operación normal de la conducción y para la entrada en las operaciones de descarga de agua. Tubos verticales o chimeneas cuando su extremidad superior pueda situarse por encima de línea piezométrica máxima para la entrada de aire. 11. En el caso que exista una válvula intermedia en la conducción, ésta debe estar dotada de un paso lateral (by pass) de tal manera que permita el flujo de aire hacia la ventosa. Este paso lateral debe estar dotado de su propia válvula de corte y se debe utilizar cuando: Aducciones y conducciones.

EJERCICIOS PURGADORES

La cantidad de aire (QAIRE) que se liberará en una conducción que transporta un caudal de agua QAGUA a una temperatura t ºC con una variación de presión Δp es:

QAIRE = CB * QAGUA * Δp Para obtener una eficaz eliminación del aire con este tipo de ventosas realmente es más importante conocer la localización de las mismas que su tamaño; incluso llega a ser más eficiente instalar más purgadores de pequeño tamaño que menos de gran tamaño. Los fabricantes informan de la capacidad de purga de purgadores de diferente tamaño mediante gráficas caudal-presión como la siguiente.

EJERCICIOS Supongamos una conducción por la que circulará un caudal máximo de 156 l/s a una presión de trabajo de 4 bar, y, en la parte final, la presión desciende a 2,5 bar. Vamos a determinar el tamaño del purgador o de los purgadores que se deberían de instalar considerando una temperatura media del agua de 10ºC. El caudal de agua es de QAGUA = 156 l/s = 9,36 m3/min Aplicamos directamente la fórmula vista más arriba. QAIRE = CB * QAGUA * Δp = 0,0224 * 9,36 * (4-2,5) = 0,31 m3/min La capacidad de purga a la presión de trabajo vemos que se cortan en la curva de un purgador con diámetro de orificio de 3 mm (líneas rojas). No es aconsejable instalar un solo purgador, sino varios más pequeños, ya que el desprendimiento de aire se va produciendo de una forma gradual a medida que el agua va perdiendo presión a lo largo del tramo de conducción considerado. Por tanto la opción más acertada sería instalar tres purgadores de 2,25 mm, que, según vemos en el gráfico (raya verde) darían un caudal de expulsión unitario de 0,1 m3/min.

Ventosas de admisión y expulsión Para dimensionar el orificio de las válvulas de efecto cinético es necesario diferenciar las dos funciones que

estos dispositivos realizan: durante el llenado de tuberías expulsan el aire que el agua empuja y durante su vaciado aspiran aire para permitir el correcto drenaje del agua.

Por ejemplo para un diámetro de orificio de 52 mm y un diferencial de presión de 3 mca (que es el valor que normalmente se elige ), el caudal de aire es: Qa = 2,1x10^-3x0,7x(2x3/1,2)^0,5x36x10^4 = 1.180 m3/h

CONCLUSION Existe una fracción de aire (realmente es oxigeno ya que el nitrógeno es prácticamente insoluble) que viaja disuelto en el agua. El contenido de aire disuelto en el agua depende

sobre todo de la presión y la temperatura. A mayor presión el contenido de aire disuelto en el agua es mayor. A mayor temperatura, el

contenido de aire disuelto disminuye. En condiciones de alta temperatura y baja presión este oxígeno se libera en mayor proporción.

Las válvulas ventosas pueden realizar tres funciones:

o bien expulsar grandes cantidades de aire (en el momento de llenado de los tubos), bien expulsar pequeñas cantidades de aire (cuando está en

funcionamiento la instalación) o bien introducir cantidades de aire en la conducción (cuando se vacía o se produce un accidente). Con la entrada de aire se evita que se creen presiones diferenciales en el interior de la tubería que podrían provocar su colapso o aplastamiento.

BIBLIOGRAFIA  DVIR, Y ., Flow control devices. Editorial Control Aplpliances Books. Israel 1995  Montalvo López, Teodoro., Ventosas, Dimensionado y Selección. E.T.S. Ingenieros Agrónomos, Universidad Politécnica de Valencia 1996  Catálogos comerciales: APCO Air Valves.- Which air valve should I use ?? VAL-MATIC.Catalogo general BERMAD.- Guía para el cálculo de ventosas.