El correcto dimensionamiento de válvulas de venteo es fundamental para evitar problemas de sobrepresión o depresión en estanques y sistemas de almacenamiento de líquidos. En este artículo, explicaremos los principios básicos para calcular válvulas de venteo y asegurar un funcionamiento seguro de las instalaciones.
Las válvulas de venteo, también llamadas válvulas de aire o válvulas ventosa son dispositivos diseñados para liberar o permitir la entrada de aire en sistemas cerrados, evitando daños estructurales por cambios en la presión interna. Se utilizan en estanques, tuberías y otros recipientes donde se almacenan líquidos. Existen de varios tipos y su misión es poder tener un sistema estable y seguro.
Para seleccionar el tamaño adecuado de una válvula de venteo, se deben considerar varios factores:
Tipo de agua
● Se debe definir si se requiere para aguas limpias o aguas con alta carga de sólidos (aguas residuales o aguas servidas). Esto puede limitar las opciones disponibles.
Flujo de entrada y salida del líquido
● Se debe calcular el caudal máximo de entrada y salida de líquido del estanque o sistema.
Presión de operación
● Determinar la presión máxima y mínima del sistema para definir los umbrales de actuación de la válvula.
Condiciones ambientales
● La temperatura y la presión atmosférica pueden influir en el volumen de aire requerido para compensar los cambios de presión en el tanque.
Normativas y estándares
● Es fundamental revisar las regulaciones locales e internacionales que establecen los requisitos técnicos para válvulas de venteo.
Primero, debemos determinar el flujo de aire que debe descargar la ventosa. Para ello, se determina el caudal de llenado de la línea. La recomendación es siempre utilizar un llenado de la línea a no más de 0.5 m/s como velocidad de flujo. Esto es: Si el diámetro de mi línea es de 100mm, el caudal de llenado de la línea debería ser no más de 4 lps (14.4 m3/h). Valores superiores a esto, podrían generar transientes potencialmente peligrosos para el sistema, y por cierto, dificultades operacionales. Luego, vamos al gráfico del fabricante e interceptamos el caudal requerido a un diferencial de presión (DP) de entre 0.3 y 0.4 bar, y con esto determinamos el diámetro de conexión. Aquí hay un ejemplo de lo que vamos a encontrar:
Se pueden usar fórmulas para calcular el caudal de salida basado en el diámetro, el coeficiente de descarga y el diferencial de presión. Sin embargo, es importante tener en cuenta que estas fórmulas se refieren al caudal en relación con un área de descarga que puede no coincidir con el área de conexión de la tubería. Por lo tanto, se recomienda consultar siempre las curvas proporcionadas por los fabricantes para cada modelo específico, ya que esta área varía dependiendo del modelo.
Durante el drenaje de la tubería, la válvula de venteo debe ingresar aire para evitar el colapso. Para ello, se debe utilizar fórmulas para calcular el caudal de drenaje de agua en la tubería. Una vez que se determina este caudal, se debe interceptar el caudal requerido en el gráfico de la válvula.
Como ejemplo, vamos a suponer lo siguiente: se requieren 10.000 m3/h a una presión negativa de -0.2 bar. Vamos al gráfico y determinamos el diámetro de ventosa requerido. En el caso presentado en el gráfico, elegiremos una ventosa de DN 200 para cumplir con la condición de caudal requerido a la presión definida.
Es normal que en nuestro análisis se defina para el llenado una válvula de un diámetro menor al diámetro calculado por drenaje. Elegimos entonces el mayor de estos dos diámetros para cumplir el requerimiento. En casos en los diámetros calculados sean muy diferente (por ejemplo porque es un cerro muy alto), se puede optar por usar un dispositivo de restricción de salida de caudal en la válvula en el punto más alto para así hacer frente de mejor manera a los transientes hidráulicos. Si hacemos esto por cada punto que deseamos evaluar, entonces eventualmente obtendremos valores diferentes de tamaño de válvula de venteo para los diferentes puntos del sistema, ya que el caudal de drenaje cambia en función de la diferencia de altura que se tenga.
Por otro lado, si se elige tener varios diámetros de ventosa, es una discusión que debe realizarse en función de otros parámetros, tales como la facilidad de tener stock de repuestos, el costo de hacer las piezas especiales etc.
BFS Chile trabaja desde hace mas de 20 años con válvulas de venteo A.R.I, parte del grupo Aquestia, lideres mundiales en diseño y fabricación de válvulas para sistemas hidráulicos.
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