Seleção da válvula de libertação de ar: Tipos, dimensionamento e colocação

O ar nas condutas pressurizadas reduz o diâmetro disponível, cria uma pressão diferencial que desencadeia leituras falsas na instrumentação de caudal e pressão, acelera a corrosão interna e, nas condutas ascendentes de bombas, inicia a separação de colunas que produz surtos muito mais graves do que o próprio disparo da bomba. As válvulas de libertação de ar removem o ar arrastado durante e após a colocação em funcionamento e libertam as bolsas de ar que se acumulam ao longo do tempo em pontos altos. A seleção do tipo errado, ou a colocação incorrecta de uma válvula, não conseguirá remover o ar ou causará o aumento de pressão que foi instalado para evitar.

Os três tipos: cinético, automático e combinado

Uma válvula cinética de libertação de ar (tipo orifício grande) foi concebida com um único objetivo: libertar os grandes volumes de ar deslocados durante o enchimento da conduta. O orifício é suficientemente grande para fazer passar o ar às taxas que ocorrem quando uma conduta é enchida à velocidade normal. Quando a água chega à válvula, o flutuador de esfera sobe e fecha o orifício. As válvulas cinéticas não são adequadas para funcionamento contínuo: não conseguem libertar as pequenas quantidades de ar arrastado que se acumulam nos pontos altos durante o funcionamento normal sob pressão.

Uma válvula de libertação de ar automática (pequeno orifício) liberta as pequenas bolhas de ar que se acumulam em pontos altos durante o funcionamento normal sob pressão. O flutuador situa-se por baixo do corpo, mantido por um mecanismo de alavanca. À medida que uma bolha de ar se acumula na válvula, a flutuabilidade reduzida permite que a alavanca abra um pequeno orifício de agulha através do qual o ar sai. O orifício é demasiado pequeno para passar um fluxo significativo se a válvula for inadvertidamente submersa numa câmara inundada.

Uma válvula de libertação de ar combinada incorpora um grande orifício cinético e um pequeno orifício automático num único corpo. Esta é a escolha padrão para a maioria das instalações de distribuição de água e de condutas ascendentes: trata das operações de enchimento e proporciona uma libertação de ar contínua durante o serviço pressurizado normal. As duas funções são alojadas de forma independente e nenhuma afecta o funcionamento da outra.

Modelos anti-choque

As válvulas combinadas standard fecham o orifício cinético abruptamente quando a frente de água chega. Em condutas de enchimento rápido ou quando o ar é expelido sob alta pressão, a frente de água chega à válvula a uma velocidade significativa. O fecho instantâneo cria um pico de pressão, uma vez que o impulso da coluna de água que entra é detido.

As válvulas combinadas anti-choque incluem um mecanismo de agulha ajustável no circuito do orifício cinético que controla a taxa a que o orifício se fecha à medida que a água se aproxima. O fecho controlado durante a última parte do percurso do flutuador reduz a pressão de impacto para níveis que a tubagem pode acomodar sem danos.

As válvulas anti-choque são necessárias em condutas ascendentes de bombas e condutas de distribuição de alta pressão onde as taxas de enchimento são elevadas. Em condutas de gravidade de baixa pressão que se enchem lentamente, uma válvula combinada normal é normalmente adequada. Se não tiver a certeza, especifique a anti-choque: o prémio de custo é pequeno em relação à consequência de um pico de pressão durante a entrada em funcionamento.

Colocação no perfil da conduta

Cada ponto alto no perfil da tubagem requer uma válvula de libertação de ar combinada. O ar migra naturalmente para os pontos altos durante a operação, e qualquer ponto alto não ventilado acumulará uma bolsa que restringe o fluxo e pode iniciar a separação da coluna durante a desaceleração da bomba.

Em percursos horizontais longos sem pontos altos, instale válvulas combinadas a intervalos de 500 a 800 metros. As bolhas de ar que se formam durante o funcionamento migram para o ponto alto mais próximo e não podem passar através dos acessórios intermédios: acabam por se aglomerar em bolsas que afectam o desempenho hidráulico.

Nas condutas ascendentes de bombas, deve também ser instalada uma válvula cinética ou combinada na descarga da bomba, imediatamente a jusante da válvula de controlo ou anti-retorno da bomba. Durante o arranque da bomba, a coluna acima da bomba está muitas vezes parcialmente cheia de ar; a rápida expulsão deste ar antes de a frente de água atingir as válvulas intermédias evita picos de pressão ao longo do perfil.

Evite instalar válvulas de libertação de ar em câmaras que se inundam regularmente. Um corpo de válvula submerso impede que o flutuador feche corretamente e pode permitir a drenagem da tubagem durante os períodos de bombagem, introduzindo o risco de contaminação e permitindo que o ar volte a entrar na rede.

Dimensionamento

Para válvulas combinadas de libertação de ar em condutas de distribuição de água, dimensione o orifício cinético para a taxa de enchimento prevista: tipicamente 0,3 a 1,0 m/s de velocidade de enchimento na conduta. A maioria das válvulas combinadas para condutas de água está disponível com corpos de dimensão DN50 a DN100, cobrindo esta gama para condutas DN100 a DN600.

O sub-dimensionamento do orifício cinético produz contra-pressão durante o enchimento, o que diminui a velocidade de enchimento e, em casos graves, impede o enchimento completo. O sobredimensionamento aumenta o risco de bloqueio no fecho. As tabelas de taxas de enchimento do fabricante para tamanhos específicos de corpos de válvulas e diâmetros de tubos devem ser utilizadas para a seleção final em vez de regras gerais.

Aplicações para esgotos e águas residuais

As válvulas de descarga de ar standard são totalmente inadequadas para a conduta ascendente de águas residuais. Os pequenos orifícios da câmara automática bloqueiam em poucos dias na presença de esgotos, e o material fibroso acumula-se em qualquer superfície interna que forneça uma saliência. Uma válvula de libertação de ar bloqueada numa conduta de esgotos não oferece qualquer proteção contra sobretensões e cria um risco de contaminação, uma vez que os esgotos se acumulam no corpo da válvula.

As válvulas de libertação de ar específicas para esgotos utilizam orifícios grandes e desobstruídos, dimensionados para evitar a acumulação de sólidos, flutuadores de esfera resistentes à corrosão com superfícies lisas que não retêm material fibroso e materiais do corpo que resistem ao ambiente químico dos esgotos brutos.

Estão disponíveis três tipos para corresponder às três funções padrão: cinética para enchimento, anti-choque para proteção contra picos de tensão e combinada para instalações de condutas ascendentes de uso geral. Especifique projectos específicos para esgotos para qualquer aplicação em que o fluido contenha sólidos em suspensão, óleos, gorduras ou material fibroso, incluindo efluentes do processamento de alimentos, águas pluviais com conteúdo orgânico e todas as condutas ascendentes de esgotos, independentemente da limpeza aparente.