Todas las tuberías que transportan agua (u otros líquidos) deben disponer de elementos que eviten que quede aire atrapado en la línea. El aire entra por la entrada, ya sea a través de un flujo de canal abierto o de burbujas de aire atrapadas en el agua. Para permitir que el aire entre o salga y para reducir la presión en las tuberías se utilizan válvulas automáticas denominadas purgadores o venteos de aire.
El agua es muy poco compresible, pues su densidad varía sólo ligeramente a medida que aumenta la presión. Sin embargo, el aire es diferente. El aire se comprime bajo presión y actúa como un resorte cuando se comprime. Esa acción de compresión/expansión similar a un resorte puede ser bastante dañina para tuberías. Por lo tanto, es muy importante sacarlo y mantenerlo fuera de las tuberías mediante el uso de venteos de aire y/o válvulas de alivio de vacío.
Ubicaciones
Se instalan venteos de aire y/o válvulas de alivio de vacío en estos puntos críticos:
♣ la entrada a la tubería
♣ puntos altos en la tubería
♣ Espaciado de 400 metros en tuberías muy largas
♣ El final de la tubería
VENTEOS DE AIRE
Los venteos de aire están diseñados para permitir que el aire escape de la tubería mientras se llena y mientras está en funcionamiento. Estos son los tres tipos diferentes de venteos de aire:
♣ Abierto: una T ventilada en la línea que solo se usa en la entrada de las líneas de gravedad.
♣ Tipo flotador: se coloca una bola en la válvula y se apoya sobre una rejilla para permitir que escape el aire. A medida que el agua llena la línea, la bola flota hacia arriba para sellar y cerrar la válvula. Esto sólo funciona durante el proceso de llenado, porque una vez que la bola cierra la válvula, no escapará más aire ni agua.
♣ Acción continua: tiene una bola flotante, similar al tipo de flotador mencionado anteriormente, pero también hay un respiradero secundario en la válvula que permite que pequeñas cantidades de aire sigan escapando después de que la línea esté bajo presión y el flotador haya sido empujado hacia arriba y haya cerrado la válvula.
La selección adecuada de venteos de aire está asociada con varios procedimientos operativos en la tubería. Cuando la tubería comienza a llenarse, la tubería vacía está llena de aire que debe ser reemplazado por agua. El agua llena primero los puntos bajos y el aire es forzado a llegar a los puntos altos de la tubería. Dado que el aire atrapado desplaza al agua, eso aumenta la velocidad del agua debajo del aire atrapado en la tubería. Esa mayor velocidad del agua puede resultar en una mayor pérdida por fricción y también en un mayor potencial de daños por golpes de ariete en la tubería. Sin un venteo adecuado, el aire quedará atrapado y puede producirse la dañina acción de compresión/expansión similar a un resorte. Por lo tanto, es importante instalar el tipo correcto de venteos, el tamaño adecuado de los mismos y disponerlos en la ubicación adecuada, dependiendo de la operación. La ubicación correcta de los venteos de aire permite que el aire fluya hacia afuera o hacia adentro de la tubería durante las diferentes etapas de operación en una línea presurizada. Hay tres procedimientos operativos básicos: llenar la tubería, operar la línea y vaciar la línea.
Llenado de la tubería
Durante el llenado, la tubería se llena de aire y el agua ocupa su lugar. A continuación, se describen varias ubicaciones donde se necesitarán venteos de aire para expulsar el aire de la línea a medida que se llena de agua:
♣ El venteo de entrada permite que el aire entre y salga a medida que se llena la tubería. Eso evita que se acumule presión antes de que la tubería esté llena de agua.
♣ Los venteos de puntos altos liberan el aire atrapado en las tuberías.
♣ Los venteos al final de la línea permiten que el aire escape a medida que el agua llena la tubería.
♣ Los venteos de aire espaciados (cada 400 metros) eliminan el aire de toda la línea.
En esta fase debe recurrirse a venteos de aire iniciales rápidos, que cuentan con un gran orificio, lo que les permite descargar grandes cantidades de aire en poco tiempo. Esto los convierte en la opción ideal para eliminar el aire de los tanques de agua y las tuberías de suministro de agua durante el arranque.
Una vez que se haya descargado el aire inicial, la válvula se cerrará y normalmente no se volverá a abrir durante el funcionamiento normal. Sin embargo, cuando la presión en las tuberías cae cerca o por debajo de la presión atmosférica, la válvula se abrirá de nuevo. Esto permite la entrada de aire, evitando que se formen condiciones de vacío dentro de las tuberías.
Operar la tubería bajo presión
Con un venteo adecuado durante el llenado, el aire atrapado debería haber escapado cuando la tubería se llenó de agua. Sin embargo, aún puede entrar aire en la tubería por la entrada, por la bomba o por cualquier fuga. Ese aire puede ser absorbido por el agua y causar daños antes de que llegue a un venteo. Para evitar tales problemas, se colocan venteos de aire de acción continua, espaciados a lo largo de la línea.
Los venteos de aire de acción continua cuentan con un orificio relativamente pequeño y son adecuados para descargar aire y otros gases durante el funcionamiento normal. Al instalarlos en lugares donde el aire tiende a acumularse, es posible prevenir problemas causados por el aire atrapado en las tuberías de suministro de agua. Los venteos de aire también pueden ayudar a evitar que se forme un vacío en las tuberías. Cuando la válvula principal está abierta y la presión dentro de las tuberías cae por debajo de la presión de la atmósfera circundante, el aire entrará en la válvula, evitando que se formen condiciones de vacío y permitiendo que el líquido pase fácilmente aguas abajo. Debido a la capacidad de descarga relativamente menor de las salidas de aire automáticas, en los casos en los que es necesario descargar grandes cantidades de aire/gas rápidamente al arrancar, es mejor utilizar estos productos en combinación con un venteo de aire inicial rápido.
Vaciado de la tubería
Mientras se vacía la tubería, se debe permitir que entre aire en la línea en los puntos altos y en las entradas para evitar daños y colapsos causados por el vacío. El dispositivo utilizado para lograr esto es una válvula de alivio de vacío.
LA GAMA TLV DE VENTEOS DE AIRE
TLV ha aplicado al diseño y construcción de venteos de aire la tecnología de flotador libre desarrollada para sus purgadores de vapor, eliminando en ambos casos toda clase de palancas y bisagras que, como es bien sabido, son propensas a las averías, y ofrece una amplia gama de venteos, tanto para el venteo inicial como para el necesario durante el funcionamiento de la instalación.
La tecnología de flotador libre, cuya eficacia ha sido ampliamente demostrada en los purgadores de vapor TLV, asegura que los venteos de aire TLV funcionen sin averías durante largos períodos.
La tecnología de flotador libre, cuya eficacia ha sido ampliamente demostrada en los purgadores de vapor TLV, asegura que los venteos de aire TLV funcionen sin averías durante largos períodos.
El conjunto de las características de la gama se muestra en la siguiente tabla:
A lo anterior se ha añadido recientemente un nuevo modelo, el modelo VS3, con junta clamp, y disponible con acabado electropulido de hasta 0,4 micras y que se muestra en la siguiente figura.
El modelo VS3 está recomendado para el venteo de aire en agua purificada y otros líquidos utilizados en las industrias farmacéuticas, cosméticas y biotecnológicas. Puede trabajar entre 0,1 y 6 barg y hasta 150ºC. su caudal máximo de venteo es de 120 l/min. Está fabricado en fundición de acero inoxidable.
SELECCIÓN DE VENTEOS DE AIRE INICIALES
La elección del tamaño adecuado de un venteo inicial debe realizarse a partir de la velocidad de llenado de la tubería. El cálculo exacto es complicado y usualmente se recurre a una regla práctica que generalmente da resultados correctos: el tamaño del venteo se estima en un 25% del diámetro de la tubería, de manera que para una tubería de 8 pulgadas se instala un venteo de 2 pulgadas.
Para un cálculo exacto puede consultarse el siguiente documento publicado por el US Department of Agriculture: https://efotg.sc.egov.usda.gov/references/public/WA/ENG_TECH_NOTE_16_1009.pdf
