BOLETIN TECNICO #05

VALVULA SOSTENEDORA DE PRESION Una misma función, 5 ejemplos de uso.

A partir de apuntes tomados en capacitaciones dictadas por

Giora Heimann Technical Consultant E-Mail: [email protected]

Que es una SOSTENEDORA? Una válvula sostenedora de presión busca controlar la presión AGUAS ARRIBA de la válvula, con independencia del flujo, demanda o consumo.

Si la presión aguas arriba de la válvula, es mayor que la presión de calibración Æ la válvula se abre. Si la presión aguas arriba de la válvula, es menor que la presión de calibración Æ la válvula se cierra. Es una válvula capaz de modular.

5 posibles usos de la función SOSTENEDORA DE PRESION 1) instalada sobre la tubería principal, como control de bombeo 2) como válvula de alivio 3) en baterías de filtros con retrolavado 4) para priorizar un uso sobre otro 5) como “reguladora” de presión

SOBRE LA TUBERIA PRINCIPAL COMO CONTROL DE BOMBEO Durante el inicio del bombeo, especialmente en impulsiones “cuesta abajo”, la tubería principal se encuentra vacía. La bomba al no tener “contra presión” opera en un rango de ALTO CAUDAL y BAJA PRESIÓN.

Sobre giros de motores y golpes de presión son la consecuencia lógica de esta situación.

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Como funciona la válvula sostenedora de presión como control de bombeo? La misma se calibra a un valor de presión algo inferior a la presión de operación del sistema. Mientras la tubería esta vacía, la válvula se abre parcialmente,

P a la salida de la bomba

Punto de trabajo según diseño Punto de calibración de la válvula SOSTENEDORA

dejando pasar solo parte del agua, manteniendo la bomba en un punto

30 25

“lógico” de operación.

Punto de operación incorrecto

Cuando la tubería se ha llenado completamente, aumenta la presión aguas arriba y la válvula se abre

8

completamente.. La válvula debe ser diseñada para el máximo caudal de la bomba..

200

250

350

Q de bombeo

Esta aplicación es muy útil cuando en forma frecuente se enciende y apaga el bombeo con el consecuente vaciado y llenado de la tubería.

COMO VALVULA DE ALIVIO Si en toda red eléctrica debe existir un fusible o llave térmica de protección, en todo equipo presurizado deben existir elementos de seguridad. La válvula de alivio junto con las válvulas de aire, son de los principales elementos de seguridad.

La misma se instala sobre una derivación en TE y como toda válvula sostenedora, limitará la presión aguas arriba, derivando parte del agua fuera de la conducción. Si la presión es mayor que la presión de calibración, la válvula se abre. Cuanto se abre la válvula? Hasta equilibrar el sistema con la presión de calibración.

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Si bien la válvula de alivio funciona solo en situaciones extraordinarias, su funcionamiento no solo debe ser efectivo sino inmediato. La presencia de un piloto de rápida respuesta transforma la válvula de alivio en una válvula de ALIVIO RAPIDO.

Válvula de ALIVIO RAPIDO    Serie 100 de 2”,  para protección de un equipo de riego. 

Las válvulas de alivio de gran diámetro poseen varios litros de agua dentro de la cámara de control, los cuales deben ser rápidamente drenados para permitir la rápida apertura de la misma. Drenar la cámara mediante una tubería de 3/8” ó 1/2” demandaría importantísimos segundos. Para acortar el tiempo de apertura, Dorot en sus válvula de 6” ó mas grandes, dispone de una válvula adicional instalada sobre la tapa, que con su boca de 2” permite drenar rápidamente la cámara, cumpliendo con la consigna de ALIVIO RAPIDO.

Válvula de ALIVIO RAPIDO serie 300 de 8” para protección de una impulsión.  Nótese en la tapa, la válvula adicional para drenaje rápido de la cámara. 

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Superado el incidente que generó la sobre presión, la válvula detecta que la presión es inferior al valor de calibración y se cierra. Pero el cierre debe ser lento. Un cierre brusco generaría un golpe de presión tan peligroso como el que se quiso evitar.

Las válvulas de diafragma de la serie 100, son muy utilizadas como válvulas de alivio. Para su dimensionamiento se puede adoptar la siguiente formula:

Ø (mm) =

250 xQ(m3 / h) Δh(m)

EN BATERIA DE FILTROS CON RETROLAVADO Cuando existe una estación de filtrado con 2 o mas filtros en paralelo, los fabricantes de los filtros exigen una presión mínima (lo que garantiza un caudal mínimo) para producir un correcto retrolavado de los mismos. Pero dado que la red o el equipo de riego siguen funcionando, la mayoría del caudal sigue su curso normal. Resultado: la presión “se cae” y el caudal de retrolavado es insuficiente, generando una limpieza defectuosa del filtro.

1

2

3

4

Cabezal de filtrado sin válvula sostenedora. Durante el retrolavado, la mayoría del caudal sigue su curso normal. La presión se cae y el retrolavado es deficiente

CAUDAL

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La instalación de una válvula SOSTENEDORA de presión aguas abajo de los filtros “mantendrá” los mismos con la presión mínima solicitada.

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2

3

4

Cabezal de filtrado con válvula sostenedora. Durante el retrolavado, el piloto detecta la caída en la presión. La válvula se cierra parcialmente, manteniendo la presión de retrolavado.

CAUDAL

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PARA PRIORIZAR UN SECTOR POR SOBRE OTRO Esta función es muy utilizada en redes de agua pública, donde existen distintos tipos de clientes que poseen distinta prioridad de servicio. A las viviendas familiares se les debe garantizar una presión mínima, por contrato (por ejemplo 10 mca), por sobre otro tipo de clientes, como son las fábricas e industrias.

Red sin válvula sostenedora. Mientras la válvula de alimentación del tanque del depósito final esta abierta, su alto consumo hace caer la presión general de la red, no pudiendo garantizar a las viviendas la presión mínima según contrato.

Red con válvula sostenedora. Durante las horas del día, cuando hay mayor consumo, la válvula detecta la caída en la presión y se cierra. Durante la noche, el consumo disminuye, aumenta la presión y la válvula se abre, permitiendo abastecer otros usos aguas abajo.

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La función SOSTENEDORA de presión tan cual fue planteada en el ejemplo anterior, suele complementarse con un piloto REDUCTOR de presión. Mientras que la

P1

primera garantiza la presión mínima aguas arriba P1, la segunda evita la sobre presión aguas abajo P2.

P2 Q

REDUCTORA & SOSTENEDORA DE PRESION

COMO REGULADORA DE PRESION EN BOMBAS CENTRIFUGAS Es sin duda alguna el uso menos frecuente de una válvula sostenedora. Veamos un ejemplo: Suponiendo disponer de una bomba centrífuga, la cual esta diseñada para operar a 25 mca. Durante unas pocas horas al día, el consumo baja y la presión experimenta un aumento, llevando el sistema a 35 mca. Pero dado que se necesita mantener la presión a no más de 25 mca, la solución tradicional sería instalar una válvula REDUCTORA de presión, en línea, la cual va a limitar la presión al valor de calibración, con independencia del consumo o demanda. Con independencia de la presión de entrada P1 ó del consumo ó caudal Q, la válvula REDUCTORA de presión mantiene la presión de calibración

Sin duda alguna, la válvula REDUCTORA de presión deberá ser de igual diámetro que la tubería de la impulsión (o a lo sumo un diámetro menor) y estará funcionando continuamente, aunque como fue dicho, solo es necesaria unas pocas horas.

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Otra opción puede ser implementar una válvula SOSTENEDORA de presión PS(R) sobre una derivación en TE. La misma deberá ser de menor diámetro que la tubería de impulsión, dado que solo debe derivar parte del caudal. El agua aliviada por la PS(R) puede: − retornar al depósito original − ser derivada a otro destino − retornar a la succión de la bomba (by-pass)

Con independencia del consumo ó caudal, la SOSTENEDORA de presión PS(R) será capaz de mantener la presión de calibración

   

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  1) SITUACION ORIGINAL

   

2) CAIDA OCASIONAL EN LA DEMANDA

Q P

Q P

           

Presión y caudal se corresponde con los valores de diseño.

El caudal demandado cae. Hay un aumento no deseado en la presión.

      3) SOLUCION TRADICIONAL REGULADORA PR EN LINEA

   

4) VALVULA SOSTENEDORA PS(R) EN DERIVACION QP

QP

          Frente a la caída en la demanda del

  caudal, la válvula se cierra parcialmente. la presión aguas arriba, pero   Aumenta permanece constante la presión aguas

La bomba continúa con su régimen original. La presión se corresponde con la de diseño. El exceso de caudal no demandado, es derivado por la PS(R).

  abajo. La bomba trabaja en otro régimen.   La opción de la REDUCTORA EN LINEA implica: − Válvula de mayor diámetro − Mayor inversión en instalación − Menor consumo energético

Además se debe evaluar: − Si la instalación es nueva o hay que modificar una ya existente − Que porcentaje del total de horas de trabajo se debe reducir presión − El monto de la inversión y el costo del Kwa / HP

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Algunas características de los pilotos sostenedores de presión  9 mantienen la presión de seteo o calibración “aguas arriba” independientemente de las variaciones en la presión o en el caudal. 9 si la presión “aguas arriba” es inferior a la de calibración, la válvula se mantiene cerrada y cuando la misma supera el valor de calibración, permiten la apertura de la válvula. 9 al ajustar el tornillo de calibración del piloto, se aumenta la tensión del resorte, por lo que se eleva el valor de calibración en la presión “aguas arriba” (se necesita mas presión para abrir la válvula). 9 Existen pilotos sostenedores de presión de 2 vías y de 3 vías. 9 Existen pilotos sostenedores de presión que invirtiendo la conexión de sus puertos pueden ser transformados en reductores de presión.

Algunos pilotos

SOSTENDORES de presión.

PILOTO 31-310

PILOTO 29-200

PILOTO CXPS

−

3 vías

−

3 vías

−

2 vías

−

SOSTENEDOR

−

SOSTENEDOR

−

SOSTENEDOR

−

REDUCTOR

−

REDUCTOR

−

COMPENSADOR TOPOGRAFICO

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