Selección de ventosas: tipos, dimensionamiento y posicionamiento

El aire en tuberías a presión reduce el diámetro disponible, crea presión diferencial que dispara falsas lecturas en la instrumentación de caudal y presión, acelera la corrosión interna y, en impulsiones de bombeo, inicia la separación de columna que produce eventos de sobrepresión mucho más graves que el propio disparo de la bomba. Las ventosas eliminan el aire ocluido durante y después de la puesta en marcha, y liberan las bolsas de aire que se acumulan con el tiempo en los puntos altos. Seleccionar el tipo incorrecto o colocar una válvula incorrectamente, o bien no eliminará el aire o causará el aumento de presión que se instaló para prevenir.

Los tres tipos: cinético, automático y de combinación

Una ventosa cinética (tipo de orificio grande) está diseñada para un propósito: liberar los grandes volúmenes de aire desplazados durante el llenado de la tubería. El orificio es lo suficientemente grande para pasar aire a las velocidades que ocurren cuando se llena una conducción a velocidad normal. Cuando el agua llega a la válvula, el flotador de bola sube y cierra el orificio. Las válvulas cinéticas no son adecuadas para servicio continuo: no pueden liberar las pequeñas cantidades de aire ocluido que se acumulan en los puntos altos durante el funcionamiento normal a presión.

Una ventosa automática (de pequeño orificio) libera las pequeñas burbujas de aire ocluido que se acumulan en los puntos altos durante el funcionamiento normal a presión. El flotador se sitúa por debajo del cuerpo, mantenido abajo por un mecanismo de palanca. A medida que una burbuja de aire se acumula en la válvula, la flotabilidad reducida permite que la palanca abra un pequeño orificio de aguja a través del cual el aire se purga. El orificio es demasiado pequeño para pasar un caudal significativo si la válvula queda sumergida inadvertidamente en una cámara inundada.

Una ventosa de combinación incorpora tanto un gran orificio cinético como un pequeño orificio automático en un solo cuerpo. Esta es la elección estándar para la mayoría de las instalaciones en conducciones de distribución de agua e impulsiones: maneja las operaciones de llenado y proporciona liberación continua de aire durante el servicio normal a presión. Las dos funciones están alojadas de forma independiente y ninguna afecta al funcionamiento de la otra.

Modelos antichoque

Las válvulas de combinación estándar cierran el orificio cinético bruscamente cuando llega el frente de agua. En conducciones de llenado rápido o cuando el aire se expulsa bajo alta presión, el frente de agua llega a la válvula a velocidad significativa. El cierre instantáneo crea un pico de presión a medida que se detiene el impulso de la columna de agua entrante.

Las válvulas de combinación antichoque incluyen un mecanismo de aguja ajustable en el circuito del orificio cinético que controla la velocidad a la que se cierra el orificio a medida que el agua se aproxima. El cierre controlado a lo largo de la última porción del recorrido del flotador reduce la presión de impacto a niveles que la tubería puede acomodar sin daños.

Las válvulas antichoque son necesarias en impulsiones de bombeo y conducciones de distribución de alta presión donde las velocidades de llenado son altas. En conducciones de gravedad de baja presión que se llenan lentamente, una válvula de combinación estándar suele ser adecuada. En caso de duda, especifique antichoque: la prima de coste es pequeña en relación con las consecuencias de un pico de presión durante la puesta en marcha.

Posicionamiento en el perfil de la tubería

Cada punto alto del perfil de la tubería requiere una ventosa de combinación. El aire migra naturalmente a los puntos altos durante la operación, y cualquier punto alto sin ventilación acumulará una bolsa que restringe el flujo y puede iniciar la separación de columna durante la deceleración de la bomba.

En tramos horizontales largos sin puntos altos, instale ventosas de combinación a intervalos de 500 a 800 metros. Las burbujas de aire que se forman durante la operación migrarán de otro modo al punto alto más cercano y no pueden pasar a través de los accesorios intermedios: eventualmente se fusionan en bolsas que afectan al rendimiento hidráulico.

En impulsiones de bombeo, también debe instalarse una válvula cinética o de combinación en la descarga de la bomba, inmediatamente aguas abajo de la válvula de control de bomba o de retención. Durante el arranque de la bomba, la columna por encima de la bomba suele estar parcialmente llena de aire; la expulsión rápida de este aire antes de que el frente de agua alcance las válvulas intermedias previene los picos de presión más adelante en el perfil.

Evite instalar ventosas en cámaras que se inunden regularmente. Un cuerpo de válvula sumergido impide que el flotador cierre correctamente y puede permitir el drenaje de la tubería durante los períodos sin bombeo, introduciendo riesgo de contaminación y permitiendo que el aire vuelva a entrar en la conducción.

Dimensionamiento

Para ventosas de combinación en conducciones de distribución de agua, dimensione el orificio cinético para la velocidad de llenado esperada: típicamente 0,3 a 1,0 m/s de velocidad de llenado en la conducción. La mayoría de las ventosas de combinación para conducciones de agua están disponibles en tamaños de cuerpo DN50 a DN100 que cubren este rango para conducciones DN100 a DN600.

Subdimensionar el orificio cinético produce contrapresión durante el llenado que ralentiza la velocidad de llenado y, en casos graves, impide el llenado completo. El sobredimensionamiento aumenta el riesgo de golpe al cierre. Las tablas de velocidad de llenado del fabricante para tamaños específicos de cuerpo de válvula y diámetros de tubería deben utilizarse para la selección final en lugar de reglas generales.

Aplicaciones de aguas residuales y saneamiento

Las ventosas estándar son completamente inadecuadas para impulsiones de aguas residuales. Los pequeños orificios de la cámara automática se bloquean en días en presencia de aguas residuales, y el material fibroso se acumula en cualquier superficie interna que proporcione un saliente. Una ventosa bloqueada en una conducción de aguas residuales no proporciona protección contra sobrepresiones y crea un riesgo de contaminación cuando las aguas residuales refluyen hacia el cuerpo de la válvula.

Las ventosas específicas para aguas residuales utilizan grandes orificios sin obstrucción dimensionados para evitar la acumulación de sólidos, flotadores de bola resistentes a la corrosión con superficies lisas que no retienen material fibroso y materiales de cuerpo que resisten el entorno químico de las aguas residuales brutas.

Hay tres tipos disponibles para cubrir los tres servicios estándar: cinético para el llenado, antichoque para la protección contra sobrepresiones y de combinación para instalaciones de impulsión de uso general. Especifique diseños específicos para aguas residuales para cualquier aplicación donde el fluido contenga sólidos en suspensión, aceites, grasas o material fibroso, incluidos los efluentes de la industria alimentaria, las aguas pluviales con contenido orgánico y todas las impulsiones de aguas residuales independientemente de su aparente limpieza.