26
ENE
2021

La ventosa, esa gran desconocida

comentario:Off

Poco podemos imaginarnos lo que ocurre en las tuberías con el aire, a menudo pensamos que una vez extraído al rellenar la tubería, las ventosas ya no van a trabajar más, nada más alejado de la realidad.

Y ¿acaso no sorprende la cantidad de veces que se rompen las tuberías en la misma zona?, a veces ni siquiera es el punto más bajo.

Recuerdo una obra en un municipio de cuyo nombre no mencionaremos, que en la inauguración de la obra se cerraron las válvulas de cabecera y fue impresionante ver cómo se colapsaron grandes tramos de tubería, que no hubo más remedio que sustituir, por no haber colocado ninguna ventosa.

                     

El aire, como todo el mundo sabe, se aloja en la parte superior de la tubería, provocando un estrechamiento de la vena líquida, una reducción por tanto de la sección, que puede llegar incluso a producir el efecto de tapón y que el agua no salga pese a la diferencia de cota.

Tiene además la simpática particularidad de poderse comprimir, de ahí que pueda llegar a alcanzar presiones muy superiores a las de la red, lo que produce roturas impresionantes y de gran calibre.

El aire en las tuberías nos puede venir de:

– El propio aire antes del llenado.

– El aire introducido en el vaciado

– La liberación del aire disuelto en el agua por cambio de temperatura o de presión.

– El producido por cavitación en bombas, reguladoras…

– Aducción de aire a través de ventosas en situación de depresión…

Los principales volúmenes de aire los evacuaremos y admitiremos mediante la ventosa, pero una vez cerrada esta por la presencia de agua a presión, aquel aire que se va liberando poco a poco y va quedando retenido, y acumulándose en los puntos altos no podrá salir por la ventosa, la cual, aunque ya estuviese sólo con aire, no podría volver a abrir, simplemente por el efecto de la presión del aire, por lo que será necesario contar con otro elemento complementario, el purgador. La suma de la ventosa (Bifuncional) más el purgador, es lo que se conoce como ventosa trifuncional.

Existen distintos modelos y variantes de ventosas, unas tienen el cierre lento para evitar golpes de ariete, otras se componen de dos cuerpos, unas el flotador se realiza a base de discos, en otras mediante bolas. Que a su vez pueden ser libres o guiadas…

Las características que nosotros consideraríamos importantes en las ventosas son:

1.- Que la ventosa sea cinética, esto es, que la salida del aire a gran velocidad produzca un efecto de empuje hacia abajo del obturador, de manera que no pueda cerrar de forma prematura por aire.

2.- Pese a lo dicho anteriormente, al final, todas las ventosas a determinada velocidad del aire, se cierran. Por esto es importante que el fabricante disponga de gráficas fiables que nos indiquen la velocidad máxima de paso o el diferencial de presión máximo admisible en la expulsión o admisión de aire.

3.- Calcular las ventosas, no en base a la medida de la brida o rosca de conexión, sino en base a la sección de paso real. Existen ventosas pequeñas, p.ej. DN 50 cuya brida de acople puede ser 50, 65, 80 y hasta 100 mm. Esto que puede parecer una trampa, no lo es, en realidad se pretende facilitar las posibilidades de conexión de ventosas pequeñas en aquellos tramos de tuberías grandes donde no se precise mayor sección.

4.- Seleccionar fabricantes que nos ofrezcan garantía. En ocasiones las gráficas de expulsión y admisión de caudales se realizan mediante fórmulas teóricas, teniendo en cuenta la sección del orificio de salida del aire y se ofrecen unas magníficas curvas que no tienen nada que ver con la realidad.

Por nuestra parte es importante ser meticulosos en el cálculo, número y ubicación de las ventosas. Aquí nos encontramos preguntas tan temibles como: ¿La ventosa es un tercio de la tubería verdad?, o la conclusión: “Yo no me la juego, yo por si acaso pongo la ventosa del mismo diámetro que la tubería”.

 

¿Qué ocurre si ponemos ventosas demasiado grandes? Imaginemos un llenado de tubería donde el aire no represente ningún freno al agua o una rotura en la que el agua salga sin ningún tipo de freno (por el efecto vacío), las velocidades podrían ser enormes, y al momento de cierre de ventosa o válvula, el golpe de ariete alcanzará valores muy elevados, pudiendo producir daños mayores y situaciones de mucho peligro.

Solución fácil, calcular las ventosas. ¿Cómo?, ahí es donde quería yo venir a parar.

En el siguiente enlace de iagua, disponemos de un artículo muy interesante para el cálculo de ventosas y purgadores, donde se puede ver muy bien de lo que estamos hablando: https://www.iagua.es/blogs/miguel-angel-monge-redondo/aire-tuberias-ii-calculo-y-dimensionado-ventosas

A la hora de calcular la ventosa deberemos definir primero los puntos singulares en los que deberíamos colocar ventosa, esto es:

1.- Puntos altos

2.- Cambios significativos de pendiente

3.- Antes y después de un sifón

4.- Detrás de una Válvula automática de regulación

5.- En impulsiones (o pendiente ascendente): antes de cada retención o válvula de corte y a la salida del bombeo antes de la retención.

5.- En conducciones (o pendiente descendente): detrás de cada válvula de corte principal,

6.- Cada 500 mts como máximo aunque sean tramos rectos.

7.- detrás de los estrechamientos de tubería

Una vez definidos los puntos donde debería ir ubicada cada ventosa, calculamos cada uno de los tramos de estas ventosas realizamos la anotación de datos. Puede resultarnos muy útil conocer cómo se va a comportar la tubería ante las situaciones normales de funcionamiento.

En la hoja de cálculo que mostramos hemos introducido los datos de uno de nuestros fabricantes de ventosas, y teniendo en cuenta todo lo dicho anteriormente realizaremos los siguientes cálculos:

1º Establecemos qué diferencial de presión y de depresión estamos dispuestos a admitir en nuestra instalación (en función del coeficiente de seguridad en que nos queramos mover, tanto por los cálculos de las ventosas, como por el riesgo de colapso del tubo en caso de depresión)

2º. En función del caudal y del volumen de aire existente en el tubo y el procedente de la liberación del agua por cambios de presión, estimamos el dimensionamiento de las ventosas para que puedan eliminar dicho caudal.

3º Teniendo en cuenta el diámetro de la tubería, establecemos el diámetro de los distintos desagües posibles colocados en los tramos más desfavorables y recalculamos las ventosas según sus tablas de aducción de aire, estableciendo los nuevos diámetros.

4º Tenemos además la opción de realizar el supuesto de una rotura en algún punto crítico de la instalación, definiendo el porcentaje de rotura (en superficie) lo que nos generaría unos caudales distintos.

A continuación la hoja seleccionará aquellas ventosas que más se ajusten a los caudales calculados, pudiendo para ello seleccionar varias más pequeñas en vez de una sola grande.

Por último, aplicaremos el sentido común y la solución que siendo válida, resulte la más económica.

Si teóricamente hemos definido los tramos partiendo de los requisitos donde debíamos colocar ventosas, y sin exceder los 500 mts, no debería sobrarnos ninguna, aunque en ocasiones resulta más costoso colocar dos ventosas pequeñas que una grande, por lo que el último vistazo siempre se lo habremos de dar nosotros y ajustarlo a conveniencia.

 

Sólo una cosa más, las ventosas y purgadores NECESITAN MANTENIMIENTO, por lo que se deberán instalar SIEMPRE con válvula de aislamiento, a menos que el propio cuerpo de la ventosa ya la contenga, y el orificio “capta-burbujas” se realizará en la generatriz superior del tubo y en un diámetro como mínimo igual al del paso libre de la ventosa, para garantizar su efectividad.

Espero que hayan disfrutado y no se olviden que las válvulas en una obra no suponen más del 2% del presupuesto, pero ¡ay luego, los dolores de cabeza que dan!.

 

Atentamente

Fernando Gea