Módulo de cálculo para el posicionamiento, el dimensionamiento y la selección de ventosas y desagües en redes de abastecimiento

Abstract

[ES] Las operaciones de llenado y vaciado, el aire disuelto bajo condiciones normales de operación de una conducción o las roturas, crean bolsas de aire que producen problemas críticos a lo largo de la conducción capaces de generar daños o fatigas en la tubería y en los accesorios. El control de los fenómenos mencionados se hace con las ventosas y las válvulas de vaciado o desagües. En la operación de llenado, es necesario controlar la expulsión adecuada de aire, ya que pueden producirse sobrepresiones capaces de fatigar la tubería o en casos extremos producir la rotura de la misma. El vaciado de una conducción es posible tras abrir los desagües, y se debe garantizar la adecuada admisión de aire con el fin de evitar depresiones que pueden ocasionar el colapso de la tubería, la deformación de los elementos elásticos de las juntas o las intrusiones de agentes contaminantes. Sabiendo que el agua contiene aire disuelto, este puede liberarse y acumularse en puntos específicos de una conducción, por lo cual es necesario expulsar estas pequeñas burbujas de aire que se presentan en condiciones presurizadas de un sistema. Conociendo las consecuencias que las operaciones pueden causar en una conducción, es necesaria la correcta ubicación, el adecuado dimensionamiento, la precisa selección y la buena instalación de las ventosas y los desagües. Para ello, en el presente proyecto, se propone un programa que presenta una guía que posibilita al usuario algunas soluciones ante los fenómenos mencionados. El modelo de cálculo o programa, de momento, es aplicable a conducciones simples, no a redes de abastecimiento. En primer lugar, basado en un perfil suministrado por el usuario, el programa ubica de manera adecuada las válvulas de aire (purgadores), las válvulas de aire/vacío (ventosas bifuncionales), las válvulas combinadas (ventosas trifuncionales) y los desagües. Cabe mencionar que el posicionamiento adecuado de las ventosas y los desagües es tan importante como la dimensión adecuada, ya que su incorrecta ubicación puede disminuir la eficacia del elemento y que este no realice su función de manera correcta. En la primera fase, el programa presenta el perfil y la ubicación de los elementos propuestos, necesarios para el dimensionado, de manera gráfica. La metodología empleada por el programa para la ubicación de los elementos, se basa de los criterios recomendados en el manual práctico (M51:Air Valves: Air-Release, Air/Vacuum & Combination) de la American Water Works Association (AWWA). En segundo lugar, el programa dimensiona y presenta los resultados del funcionamiento de los elementos. Para el purgador en condiciones normales presurizadas de operación (caudal de aire expulsado), para los desagües (caudal de vaciado), para las ventosas bifuncionales (caudal de aire admitido en operaciones de vaciado y caudal de aire expulsado en operaciones de llenado) y para las ventosas trifuncionales (la combinación de resultados de la ventosa bifuncional y purgador). En tercer y último lugar, el programa presenta la posibilidad de selección de una serie de elementos adecuados basado en una caracterización previa de ventosas comerciales y válvulas de vaciado (datos obtenidos en banco de ensayos de Global Omnium) con su capacidad real de funcionamiento.

[EN] The filling and emptying operations, the air dissolved in normal operating conditions of a pipe or the breaks, creates air pockets that produce critical problems along the pipeline capable of generating damage or fatigue in the pipe and fittings. The control of the mentioned phenomena is carried out with the air valves and the draining valves. During the filling operation, it is necessary to control the adequate expulsion of air, since overpressures may occur capable of fatigued the pipe or, in extreme cases, cause the pipe to rupture. The emptying of a pipe is possible after opening the draining valves, and adequate air intake must be guaranteed to avoid depressions that can cause the pipeline to collapse, the deformation of the elastic elements of the joints or the intrusion of agents pollutants. Knowing that water contains dissolved air, this can be released and collect at specific points in a pipeline, making it necessary to expel these little bubbles that occur under pressurized conditions in a system. After knowing consequences that the operations can cause in a pipeline, the correct location, the suitable dimensioning, the precise selection and the correct installation of the air valves and the drainage valves are necessary. To do this, this project proposes a program that presents a guide that allows the user to find some solutions to the aforementioned phenomena. The model or calculation program, for the moment, is applicable to simple pipe, not to water supply networks. First, based on a user-supplied profile, the program appropriately locates the automatic air valves, air / vacuum valves (bi-functional air valves), combination valves (tri-functional valves), and drainage valves. It should be mentioned that the proper positioning of the air valves and drainage valves is as important as the proper dimension, since their incorrect location can reduce the effectiveness of the element and that it does not perform its function correctly. In the first phase, the program presents the profile and location of the proposed elements, necessary for sizing, graphically. The methodology used by the program for the location of the elements is based on the criteria recommended in the practical manual (M51: Air Valves: Air-Release, Air / Vacuum & Combination) of the American Water Works Association (AWWA). Second, the program sizes and presents the results of the operation of the elements. For the automatica air valves in normal pressurized operating conditions (expelled air flow), for the drainage valves (discharge flow), for bifunctional air valves (admitted air flow in emptying operations and expelled air flow in filling operations) and for the tri-functional air valves (the combination of the results of the bifunctional and automatic air valve). Third and last, the program presents the possibility of selecting a series of suitable elements from a previous characterization of commercial air valves and drainage valves (data obtained from the of Global Omnium test bench) with their real operational capacity.