Ver 4ª PARTE
Estas
válvulas típicamente contienen un flotador, que eleva y cierra el orificio
cuando el cuerpo de la válvula se llena con agua. Una vez la línea se ha
presurizado, este tipo de válvula no puede reabrirse para quitar aire que puede
subsecuentemente acumularse hasta que la presión es negativa, permitiendo que el
flotador caiga. Si la presión es negativa durante un transitorio o durante el
drenaje, el flotador cae y admite aire en la línea. Para estas tuberías de
pared delgada que pueden colapsar bajo vacíos internos, las válvulas de aire/vacío
se dimensionarán para una rotura total de la tubería en la elevación de la
tubería más baja. La válvula de vacío debe suministrar un caudal de aire igual
a la máxima tasa de drenaje del agua de la rotura de la tubería y en una
presión de la tubería interna por encima de la presión de colapso de la
tubería.
Las válvulas
de liberación de aire contienen un pequeño orificio y están diseñadas para
liberar pequeñas cantidades de aire presurizado que queda atrapado durante el
llenado y que se acumula después del relleno y presurización total. El orificio
pequeño es controlado por un émbolo activado por un flotador en el extremo del
brazo de la palanca. Ya que el aire se acumula en el cuerpo de la válvula, el
flotador cae y abre el orificio. Cuando el aire es expulsado, el flotador se
eleva y cierra el orificio. El dimensionado de las válvulas de liberación de
aire requiere una estimación de la cantidad de aire presurizado que debe ser
expulsado. Esto es determinado por el procedimiento de relleno y cualquier
fuente de aire que pueda ser admitida en la tubería o ser desgasificada del
líquido durante la operación.
La válvula
de combinación es actualmente dos válvulas: una válvula grande que funciona
como válvula aire/vacío y una pequeña que funciona como válvula de liberación
de aire. La instalación puede consistir en una válvula aire/vacío y una válvula
de liberación de aire sondeado en paralelo, o las dos pueden ser alojadas en un
cuerpo de válvula simple. La mayoría de las instalaciones de válvula de aire
requieren válvulas de combinación.
Una
precaución es que la liberación manual de aire debe evitarse debido a que una
operación inapropiada puede ser muy peligrosa. Si el sistema es presurizado con
válvulas de aire manual cerradas, el aire atrapado será presurizado a la
presión total del sistema. Cuando la válvula de aire se abre manualmente, la
liberación del aire presurizado puede causar la rápida aceleración del líquido
y generar serios transitorios cuando el agua decelera cuando golpea la válvula
de aire. Si se instalan válvulas de aire manuales, serán muy pequeñas para que
la tasa de liberación de aire se controle a un nivel seguro.
La
localización de válvulas de aire en un sistema de tuberías depende del perfil
de la tubería, la longitud de tubería, y caudales. Preferiblemente, las
tuberías se colocarán de forma que las válvulas se sitúen en los puntos altos o
a intervalos si no hay puntos altos.
La velocidad
del caudal durante el llenado es importante. Una forma segura de rellenar la
tubería es limitar la tasa de relleno inicial a una velocidad de caudal
promedio de alrededor de 0,3 m/s hasta que la mayoría del aire es liberado y
las válvulas de vacío se cierran. El siguiente paso es impulsar el sistema a
alrededor de 1 m/s, a una presión del sistema baja, para impulsar el aire
restante a una válvula de liberación de aire. Es importante que el sistema no
sea presurizado hasta que se haya retirado el aire. Permitiendo que grandes
cantidades de aire bajo alta presión se acumulen y se muevan a través de la
tubería es probable que se generen transitorios severos.
a. Selección de bombas
La
optimización de un sistema de agua requiera una apropiada selección, operación,
y mantenimiento de bombas. Durante el proceso de selección, el diseñador debe
evaluar el acoplamiento entre el rendimiento de la bomba y debe anticipar
problemas que se encuentran cuando la bomba arranca o para y cuando la tubería
se llena o drena. El diseño debe también considerar el efecto de las
variaciones en los requerimientos de caudal, y también anticipar problemas que
se encuentran debidos a demandas futuras incrementadas.
La selección
de una bomba para un servicio particular requiere acoplar los requerimientos
del sistema con las capacidades de la bomba. El proceso consiste en desarrollar
una ecuación de sistema aplicando la ecuación de la energía para evaluar la
altura de bombeo requerida para superar la diferencia de elevación, fricción, y
pérdidas menores. Para una bomba suministrando agua entre dos depósitos, la
altura de la bomba requerida para producir una descarga dada puede expresarse
como:
C es la constante que estudiamos al ver las pérdidas locales.
C es la constante que estudiamos al ver las pérdidas locales.
En la
siguiente figura vemos la curva del sistema para una tubería con 82 m de altura
de elevación y pérdidas de fricción moderadas. Si la elevación a un depósito es
variable, entonces no hay una curva simple sino una familia de curvas
correspondiendo a la elevación del depósito diferencial.
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