En un sistema de transporte de agua gravitacional, el agua fluye desde niveles más altos a niveles más bajos a través de una tubería. Sin embargo, durante este proceso, puede producirse acumulación de aire en las tuberías, formando bolsas de aire. Estas bolsas de aire pueden ocasionar pérdidas significativas de energía, lo que resulta en una disminución del caudal y afecta negativamente el desarrollo del proyecto. Además, representan un riesgo potencial, ya que pueden generar aumentos repentinos de presión, dando lugar a golpes de ariete que podrían dañar tanto las tuberías y como los equipos conectados.
Función
Las válvulas de venteo son la solución para resolver este problema. Su función principal es liberar el aire atrapado de manera controlada y permitir el ingreso de aire a la tubería cuando la presión cae por debajo de la presión atmosférica. Además, al usar válvulas de venteo trifuncionales o combinadas, es posible eliminar pequeñas cantidades de aire cuando la tubería está presurizada.
¿Qué son las válvulas de venteo?
Esta válvula se encarga de expulsar el aire al llenar la tubería, facilitando la eliminación eficaz de las bolsas de aire presentes en las tuberías a presión. Además, permite la entrada de un gran volumen de aire cuando se requiere drenar la red.
Posicionamiento
El posicionamiento adecuado de las válvulas de venteo requiere un análisis integral de toda la línea. Este estudio es esencial para determinar con precisión la ubicación, el tamaño óptimo de estos dispositivos y el tipo de válvula más adecuada para el sistema. Al considerar la totalidad del sistema, se garantiza una distribución estratégica de las válvulas de venteo, lo que maximiza su eficacia y previene problemas, optimizando su rendimiento y protegiendo su integridad. En este contexto, las válvulas de venteo son mecanismos esenciales en los sistemas de transporte de agua gravitacional. Esto pues al liberar el aire atrapado, permiten que el agua fluya sin obstrucciones, mejorando el flujo y evitando pérdidas de carga innecesarias.
Protección de la bomba contra sobrecarga y cavitación
Propósito:
La presión y el flujo de una bomba se pueden mantener dentro de un rango operativo seguro para evitar la sobrecarga o cavitación del sistema mediante el uso de medidas de protección contra la demanda excesiva. Esto asegura que la bomba continúe funcionando de manera confiable. Es importante lograr esta protección porque la sobrecarga y la cavitación pueden disminuir la resistencia del material, lo que podría provocar la rotura de la pieza.
Debido a que las bombas tienen una curva de funcionamiento dada por un máximo y un mínimo, tanto para el caudal como para la altura, los parámetros bajo los cuales trabaja varían dentro de este rango.
Figura 1: Instalación de protección de la bomba.
Funcionamiento:
Existen dos alternativas como solución, el primer caso ocurre cuando la curva de la bomba es relativamente pronunciada, aquí se utilizan válvulas sostenedoras de presión. De esta manera se logra proteger a la bomba gracias al reajuste que se produce en el punto de operación debido a la presión, que puede tener grandes variaciones ante pequeños cambios del caudal. El segundo caso se presenta ante una curva de la bomba relativamente plana, en este contexto las válvulas de control de caudal son las más adecuadas pues gracias a ellas la bomba queda protegida al reajustar su punto de operación debido al caudal, el cual puede sufrir grandes variaciones ante pequeños cambios de presión.
Para el primer caso, la manera en que logra proteger la bomba es mediante estrangular/cerrar la válvula, generando un aumento en la presión permitiendo a la bomba disminuir el caudal entregado.
Para el segundo caso, la protección se logra estrangulando/cerrando la válvula, disminuyendo el caudal entregado sin tener grandes variaciones de presión.
¿Cuándo es necesario?
Es necesaria su implementación cuando se tiene una bomba que entrega un caudal mayor del que el sistema puede aguantar.
Control de Presiones en Líneas Alimentadas por Gravedad
Propósito
La gravedad provoca que, cuerpos con masa, aumenten su velocidad durante la caída libre, esto también ocurre con fluidos, tales como el agua, lo que puede llegar a provocar grandes problemas si no se controla este fenómeno. Lo descrito ocurre en sistemas que, tal como el nombre de la aplicación indica, tienen inclinación hacia abajo a favor del flujo, provocando mayores velocidades que las correspondientes.
El objetivo es reducir la presión relacionada con tuberías instaladas con grandes diferencias de altura, los que pueden provocar problemas en la tubería relacionados con el vaciado y llenado de la línea, daños por cavitación, chorros de alta presión en los depósitos, etc.
Funcionamiento
Existen dos soluciones, que no son excluyentes entre sí, la primera solución posible es instalar válvulas reductoras de presión en serie y la segunda corresponde a colocar depósitos de reducción de presión por etapas, es decir, que el flujo de agua reduzca su presión en una primera etapa, luego continúe aguas abajo y llegue a otra etapa donde vuelve a disminuir.
En el primer caso se logra reducir la presión gradualmente gracias a tener instaladas dichas válvulas en serie.
En el segundo caso también se logra reducir la presión gradualmente gracias a tener los depósitos por etapas.
Existe un tercer caso que corresponde a una mezcla de los dos anteriores, cuyo funcionamiento se basa en la combinación de las soluciones propuestas.
Válvula sostenedora de presión en retro lavado de filtros
Propósito
El objetivo primordial es asegurar una presión mínima adecuada para el proceso de limpieza (retrolavado) en un sistema de filtración, evitando que el filtro quede sucio y previniendo problemas operacionales en el equipo. Para mantener la presión por encima de este nivel crítico, se emplea una válvula sostenedora de presión que mantiene una presión mínima preestablecida, independientemente de las fluctuaciones del caudal o de la presión aguas abajo.
En situaciones donde no se pueda ajustar adecuadamente la presión mediante una válvula sostenedora, es posible recurrir a bombas para aumentar la presión durante el proceso de limpieza.
Este enfoque garantiza una limpieza eficiente del filtro, asegurando el óptimo funcionamiento del sistema y evitando posibles inconvenientes relacionados con la falta de presión durante el proceso de retrolavado.
Funcionamiento
La válvula sostenedora de presión se instala en la línea principal, aguas abajo del filtro, y funciona al establecer una presión en su piloto de control el cual reacciona en respuesta a cambios en la presión de agua en la línea de retrolavado. Si la presión en la tubería está sobre el nivel de seteo la válvula permanece abierta modulando para mantener la presión requerida. Por el contrario, si la presión cae bajo el punto de seteo la válvula se cierra sosteniendo la presión aguas arriba.
¿Cuándo es necesario?
La falta de presión puede afectar negativamente la eficacia del proceso de retrolavado, prolongando el tiempo necesario para completar la limpieza del filtro. Por tanto, resulta imprescindible contar con una válvula sostenedora de presión, la cual garantizará un flujo de agua adecuado durante el retrolavado, especialmente en situaciones donde:
- La presión en el sistema hidráulico varíe constantemente, dificultando el mantenimiento de una presión constante durante el proceso de retrolavado.
- La presión sea demasiado baja, llegando a ser insuficiente para llevar a cabo el proceso de retrolavado de manera efectiva.
Al implementar la válvula sostenedora de presión, se asegura un retrolavado eficiente y se evitan los inconvenientes derivados de la falta de presión, optimizando el funcionamiento del sistema.
Sistemas de Datalogger para aguas pluviales
Problema
La gestión aguas pluviales, el gran desafío para los explotadores a la hora de prevenir inundaciones y proteger el medio ambiente, exige la supervisión permanente de las redes de recogida de aguas residuales. La artificialización del suelo reduce la infiltración natural del agua de lluvia. En el entorno urbano, la escorrentía aumenta considerablemente cuando se producen fuertes lluvias. Las redes de aguas residuales no están preparadas para absorber tal cantidad de agua. Si bien no están obligados a recoger y tratar las aguas pluviales, los explotadores deben respetar las obligaciones de autovigilancia y control de alivios y realizar un diagnóstico permanente de las redes de agua residual para monitorizar y controlar el volumen de agua vertido al medio natural.
Solución
La supervisión de los aliviaderos o tanques de tormenta y de los colectores es especialmente compleja (instalaciones inundables, suministro eléctrico limitado y mala recepción de la señal GSM). Los data loggers IoT SOFREL LT están especialmente adaptados a estos exigentes entornos.
¿Qué son los data loggers?
Son dispositivos diseñados para la supervisión remota y el registro de datos en infraestructuras de agua y saneamiento, permitiendo la recopilación, almacenamiento y transmisión de datos operativos.
Durante los periodos de lluvia se presta especial atención a los aliviaderos de tormentas. Los LT controlan estos tanques de tormentas para determinar los intervalos y el número de desbordamientos (un captador de desbordamientos detecta que se ha superado un umbral de altura o detecta humedad). Cuando se detecta un desbordamiento, automáticamente se pone en marcha un proceso que acelera el intervalo de las mediciones. Los data loggers realizan cálculos de caudal y confeccionan los balances diarios del volumen de agua introducido en el medio natural. Si el caudal supera un límite determinado, existe la posibilidad de enviar una alarma al personal de guardia y al PC de control. Los datos de autovigilancia se transmiten diariamente para completar los registros de autovigilancia.
Los data loggers permiten:
Detectar desbordamientos en los aliviaderos de tormentas
Efectuar un cálculo diario del número de desbordamientos y su duración
Controlar los caudales y los volúmenes
Efectuar tomas de muestras de los efluentes para hacer una valoración de la carga contaminante
Equipos relacionados
Los data loggers SOFREL LT y LT-US son compatibles con prácticamente toda la instrumentación de medida presente en las redes de agua. Los sensores miden la altura / velocidad de los efluentes. Las tablas de conversión incluidas en los LT permiten hacer una estimación precisa del caudal y del volumen de agua que pasa por las conducciones.
Válvulas de venteo en pozos profundos
Propósito
Las ventosas en un sistema de pozos desempeñan un papel crucial en la operación eficiente y segura de la red de tuberías y equipos utilizados para extraer agua subterránea. Esto se debe a que cada vez que la bomba no está en funcionamiento, el nivel de agua desciende hasta el nivel normal del pozo y se acumula una gran columna de aire en la tubería de descarga de la bomba.
Funcionamiento
Se recomienda la instalación de una ventosa justo antes de la válvula de retención. Estas ventosas están diseñadas para expulsar el aire lentamente al arrancar la bomba previo a que la presión generada por la bomba actúe sobre la válvula de retención y la ponga en operación.
Una vez que la operación de la bomba cesa, la ventosa se reabre, permitiendo la incorporación de aire dentro de la columna de agua en la bomba y así prevenir la ocurrencia de un estado de vacío conforme la columna de agua es drenada.
En algunos casos para proteger las ventosas de caudales de aire muy elevados se utilizan ventosas con un restrictor a la salida (dispositivo Non Slam) que controla la velocidad a la que se expulsa el aire y origina un efecto de amortiguación de aire con el propósito de retardar el ingreso acelerado del agua ya que al inicio la bomba impulsa un alto caudal a muy baja presión.
Ventosas en Estaciones Reductoras de Presión
Propósito
La ventosa en una estación reductora de presión permite eliminar el aire generado por la caída de presión y permitir el ingreso de aire, principalmente cuando se tiene la necesidad de aislar la válvula reductora de presión del sistema y/o cuando se utiliza un by-pass junto a la estación.
Funcionamiento
Una pieza fundamental en el control del flujo de agua es la estación reductora de presión. Su función principal radica en disminuir la intensidad de la presión del agua que ingresa, manteniendo un nivel constante aguas abajo. Sin embargo, este proceso no está exento de desafíos. A medida que la estación opera, se liberan pequeñas burbujas de aire que pueden acumularse tanto en la propia estación como en diversos puntos del sistema hidráulico.
Cuando se requiere intervenir en la estación reductora, como para su recalibración o mantenimiento, se adopta un enfoque cuidadoso. El aislamiento del sistema, logrado mediante el cierre de las válvulas compuerta, permite realizar las tareas necesarias sin interrupciones mayores. No obstante, es crucial considerar que al drenar el agua de las tuberías, se debe permitir que el aire ingrese para evitar la despresurización indeseada del sistema.
En el caso que la estación reductora de presión este complementada con un by-pass evitar interrumpir la operación del sistema, las ventosas permitirán purgar el aire que quede contenido al realizar el llenado de la tubería.
Reductora de Presión con Consigna Variable (Piloto Motorizado)
Propósito
Para una buena administración del suministro de agua se debe optimizar el uso de la energía, el dinero y el recurso hídrico, pero cumpliendo con las presiones/caudales requeridas por los consumidores. Esto se logra mediante el uso de una válvula reductora de presión junto a un piloto motorizado que mantenga un control dinámico de la presión.
Funcionamiento
La válvula reductora de presión tiene instalado en el piloto de control un actuador motorizado que proporciona un ajuste remoto del punto de seteo para un rango completo de modulación de presión o caudal optimizando la presión aguas abajo de forma automática y constante correlacionando los parámetros de la válvula con la demanda en tiempo real.
¿Que es la válvula reductora de presión - piloto motorizado?
Reduce la presión altas aguas arriba a una presión menor y constante aguas abajo, sin que le afecten las fluctuaciones en la demanda o en las presión aguas arriba. La válvula se abre y se cierra en respuesta a una señal eléctrica.
¿Cuándo es necesario?
Una práctica común es el uso de esta configuración válvula reductora de presión – piloto motorizado en una red de distribución de agua potable para la gestión de presiones, ya que el consumo varía durante todo el día y a veces de forma radical (mañana/noche), por lo tanto, dependiendo de la demanda en la red la válvula reductora de presión se ajusta y entrega la presión aguas abajo requerida. De esta forma se logra un ahorro de costos en energía, reducir de forma significativa la pérdida de agua causadas por fugas y la frecuencia de roturas manteniendo un uso consciente del recurso hídrico.
Gestión de aire en transientes hidráulicos
Propósito
La mitigación de los efectos perjudiciales del golpe de ariete/transitorio hidráulico, se logra controlando la presión del sistema en rangos que cumplan con la resistencia mecánica de las tuberías, para evitar posibles roturas.
¿Cuándo son necesarias las válvulas de venteo?
Las ventosas generalmente son necesarias en sistemas donde se necesite gestionar la presencia de aire en las tuberías sirviendo como complemento a los sistemas de protección habituales o eventualmente como reemplazo de ellos. Como se menciona anteriormente permiten el ingreso y salida de aire ante la presencia de presiones negativas, lo que permite mitigar parte de los efectos del golpe de ariete.
Funcionamiento y componentes esenciales
Existen varias alternativas de solución que involucran válvulas de venteo como equipo de protección para el golpe de ariete. La elección de la más adecuada depende de si estamos ante un caso de sobrepresión (como efecto posibles roturas) o subpresión (como efecto cavitación y separación de columna de agua), aunque algunas opciones permiten sobrellevar ambos casos. En caso de tener un caso de presiones negativas (sobre el rango permitido) se puede hacer uso de ventosas del tipo vacuum breaker, que se caracterizan por permitir solamente la entrada “masiva” de aire en la tubería. Las ventosas non slam, también proporcionan un orificio de entrada amplio, pero en su descarga se ubica un disco adicional que posee orificios pequeños lo que permite disminuir la velocidad de la columna de aire y generar un cierre lento de la válvula, liberando a la atmosfera un caudal reducido de aire.
Estaciones reductoras de presión
Las estaciones reductoras de presión son equipos compactos que permiten regular las presiones aguas abajo o aguas arriba, y son armadas con todos los componentes necesarios para una correcta operación.
Propósito
En el mundo complejo de la minería subterránea, donde las excavaciones se desarrollan en diversos estratos, ajustar la presión de las maquinarias según la profundidad de la labor es fundamental.
Para enfrentar este desafío, se han ideado soluciones innovadoras como las estaciones reductoras de presión montadas en mesas móviles. Estas estaciones tienen la misión de proporcionar una regulación precisa y son fácilmente transportables entre distintas zonas de trabajo. La unidad ha sido diseñada integralmente e incluye todas las válvulas y equipos necesarios para su funcionamiento óptimo.
Este enfoque no solo incrementa la eficiencia de las operaciones mineras, sino que también otorga a los trabajadores la capacidad de ajustar la presión de acuerdo con las demandas específicas de cada nivel de excavación. Además, al ser portátil, esta solución aporta flexibilidad y optimiza la gestión de recursos, permitiendo una adaptación ágil a las cambiantes condiciones del entorno subterráneo. En conclusión, las estaciones reductoras de presión montadas en mesas móviles se erigen como componentes cruciales para garantizar un funcionamiento eficaz de la maquinaria en el desafiante ámbito de la minería subterránea.
Las estaciones reductoras de presión montadas en mesas móviles proporcionan una regulación precisa y son fácilmente transportables entre distintas zonas de trabajo.
Funcionamiento y componentes esenciales
La esencia de la estación reside en la válvula reductora o reguladora de presión, que posibilita una regulación fija aguas abajo, ajustable dentro de un rango entre 1 y 16 bar, dependiendo de la versión. Esta característica es fundamental para mantener el flujo adecuado en las operaciones. Además, se incorpora una válvula de alivio modelo 73Q de Bermad, diseñada para garantizar que la presión de salida nunca supere un valor predefinido, asegurando así la seguridad del sistema.
Otro componente esencial es la válvula de venteo, que desempeña un papel crucial en la eliminación del aire producido por la estación. Al liberar el aire atrapado en el sistema, se minimizan los efectos negativos en otras áreas del sistema. Esta función no solo optimiza el rendimiento general del sistema, sino que también contribuye a mantener una operación eficiente y sin problemas, evitando bloqueos y obstrucciones innecesarias. En resumen, la combinación de la válvula reductora, la válvula de alivio y la válvula de venteo asegura un control preciso de la presión y un flujo constante, fundamentales para un funcionamiento óptimo del sistema.