RESUMEN

Las operaciones de llenado y vaciado de agua de una instalación conllevan el desplazamiento de grandes cantidades tanto de agua como de aire. Este tipo de operaciones, así como las posibles alteraciones de la presión del fluido durante el funcionamiento normal de la instalación, son algunas de las posibles causas por las cuales pueden aparecer bolsas de aire atrapado en la misma. 

El aire atrapado en un sistema de distribución de agua reduce la capacidad de trasporte de la misma al tiempo que puede ocasionar desperfectos en la instalación y en los diferentes elementos y accesorios, tales como, contadores de agua, válvulas, etc. Además, en los transitorios hidráulicos con aire atrapado se pueden llegar a generar sobrepresiones superiores a la sobrepresión de Allievi. También es cierto que, en ocasiones y bajo determinadas circunstancias, las bolsas de aire atrapado pueden actuar como colchón y atenuar la sobrepresión que se alcanza en un transitorio hidráulico. 

Los dispositivos que se utiliza generalmente en las instalaciones de distribución de agua para eliminar o admitir aire en las conducciones son las ventosas. Las ventosas convencionales abren y cierran automáticamente, de modo que no se puede actuar externamente para modificar su funcionamiento. 

Actualmente existen manuales como el de la American Water Works Association (AWWA) o los catálogos de algunos fabricantes basados en la experiencia acumulada a lo largo del tiempo que son una especie de guía sobre como seleccionar el diámetro adecuado de la ventosa y su ubicación óptima en la instalación. Sin embargo, no existe ninguna normativa firme al respecto, por lo que el finalmente el usuario es la persona que debe tomar la decisión que considere más oportuna.

De este modo, los parámetros determinantes a la hora de seleccionar la ventosa más adecuada para un uso concreto en una instalación son el diámetro nominal de la ventosa y su coeficiente de descarga y admisión. A menudo, los fabricantes proporcionan valores del coeficiente de descarga que no se corresponde con el real de la ventosa tal y como ha sido comprobado en algunos estudios científicos. Además, existe escasa información relativa al comportamiento de las ventosas en condiciones de flujo no permanente y menos aún de los efectos que la instalación puede llegar a tener durante un transitorio hidráulico. Precisamente el trabajo desarrollado trata de paliar las lagunas existentes en este ámbito mediante la realización, en una instalación de gran tamaño, de ensayos en los que se analizó la influencia de las ventosas en las presiones registradas durante transitorios generados de manera controlada.

En concreto se llevaron a cabo ensayos dinámicos de expulsión y admisión de aire de ventosas de diámetro nominal 50 mm y 100 mm situadas sobre unas conducciones de 200 mm y 500 mm de diámetro respectivamente. Complementariamente se han realizado ensayos en régimen permanente para determinar la capacidad de descarga y admisión de aire de estas ventosas. Con los resultados de las mediciones de los ensayos de laboratorio se pueden establecer comparaciones entre dos ventosas del mismo diámetro nominal ensayadas en condiciones semejantes, en cuanto al impacto que introducen en el  transitorio,.

Con el objetivo de afinar en el estudio del comportamiento dinámico de las ventosas y de su influencia en los resultados finales de presión y caudal, se ha desarrollado un modelo teórico. Mediante dicho modelo teórico, se estudia el transitorio hidráulico que se produce cuando se procede a la expulsión de aire durante el llenado de una instalación, a través de una ventosa situada en el extremo final de una conducción. El modelo permite además realizar un análisis de sensibilidad con todos los parámetros que intervienen en el proceso con el fin de determinar el grado de influencia de cada uno de ellos sobre el resultado final del transitorio.

Finalmente, el trabajo se completa con una recopilación de los programas informáticos que ofrecen los fabricantes de ventosas y que sirven de ayuda bien para determinar la selección y ubicación de las ventosas en la instalación o bien para analizar el transitorio hidráulico que tiene lugar en la misma.