Aire en las Tuberías

Por: Johana Bahamón

Jefe de Línea Bermad

Origen del aire en las tuberías

Recordemos la formula química del agua, el agua es H2O, dos moléculas de hidrogeno y una de oxígeno; como vemos, el agua contiene oxígeno, es por esto que siempre vamos a encontrar aire disuelto en el agua, por lo tanto al aumentar la temperatura o al disminuir la presión se van a formar burbujas de aire.

Otra forma en la que puede entrar el aire a los sistemas es que existan fisuras o malas conexiones en las válvulas, tubos, bombas, etc.,  también puede entrar aire en la succión de la bombas a causa de que  la válvula de pie este en un nivel alto con respecto a la lámina de agua, o también por el vortex que se forma al momento de la succión.

El aire en las tuberías puede encontrarse como grandes bolsas asentadas o como burbujas grandes y pequeñas que están en movimiento.

Las grandes bolsas de aire acumulados pueden llegar a bloquear el paso del agua.

Formación de bolsas de aire en las tuberías

1. Las burbujas de aire que se acumulan en los puntos elevados forman bolsas.
2. A medida que la sección transversal del flujo de agua debajo de la bolsa se reduce, aumenta la velocidad del flujo. Con la mayor velocidad, el flujo puede mover burbujas pequeñas, pero no tiene energía suficiente para mover bolsas más grandes. La bolsa se descompone y es transportada aguas abajo, hasta formar una bolsa alargada en la parte superior del tubo.
3. En las secciones horizontales largas del tubo, las burbujas se acumulan en la parte superior y forman bolsas.

Efectos negativos de tener aire en las tuberías:

• Obstrucciones, el aire acumulado puede generar bloqueos en las tuberías, estos bloqueos pueden ser parciales o totales de acuerdo a la cantidad de aire presente.
• Roturas, la tubería puede romperse debido a  sobrepresiones y subpresiones 
• Perdida de la eficiencia y aumento en los costos de energía, las bombas deben trabajar con mayor esfuerzo para lograr el caudal requerido
• Cavitación en los accesorios, 
• Errores en la medición y desgaste de las piezas internas de los medidores.
• Ruidos
• Acumulación incontrolada de aire como un problema de seguridad.

Sin embargo, también puede pasar que por ausencia de aire en las tuberías los sistemas tengan colapso por depresión o presiones negativas y el colapso por golpe de ariete.

Soluciones para el manejo del aire

VÁLVULAS VENTOSAS – FUNCIONAMIENTO

Vaciado de Tuberías: proteger la instalación de los efectos nocivos de las depresiones durante el vaciado de la tubería, permitiendo el ingreso de grandes cantidades de aire y evitando así roturas y el eventual colapso por aplastamiento.

Llenado de Tuberías: permitir el egreso de aire durante el llenado eliminando así las bolsas de aire que perturban el flujo de agua y que a veces pueden llegar a la obstrucción total.  Evitando: la reducción del caudal transportado  y el aumento de las pérdidas de energía y el consiguiente incremento de los costos de operación.

Purga de Aire durante la Operación del Sistema: permitir evacuar o purgar pequeños caudales de aire durante el funcionamiento en régimen de la conducción.

Tomando en cuenta el funcionamiento de las válvulas ventosas, estas se dividen en tres tipos:

Automáticas o Purgas

Permiten evacuar pequeños caudales de aire durante el funcionamiento en régimen de la conducción

Válvula de Aire Cinética, de Doble Efecto:

Protege la instalación de los efectos nocivos de las depresiones durante el vaciado de la tubería, evitando roturas y el eventual colapso por aplastamiento. Permite el ingreso de aire durante el llenado eliminando las bolsas de aire que perturban el flujo de agua.

Válvula de Aire Combinada o de Triple Efecto:

Combina la operación de los componentes cinéticos y automático.

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Selección y Dimensionamiento

Para determinar el tipo de ventosa, su diámetro y su ubicación se deben tener en cuenta las siguientes condiciones:

• Llenado de la tubería: se calcula para que el caudal de agua que ingresa al sistema sea igual al caudal de aire a expulsar por la ventosa.
• Vaciado de la tubería: se dimensiona con el objetivo de que el caudal de agua que sale sea remplazado por aire para evitar daños por depresión.
• Diferencias de altura de nivel (puntos altos)
• Longitud del tramo de la tubería.

Otra forma para hacer el dimensionamiento de las ventosas es empleando las recomendaciones y cálculos de los programas  de  diseño de las empresas fabricantes. 

Se debe contar con la siguiente información:

• Distancia
• Elevación
• Diámetro de la tubería
• Material
• Descripción  
• Calidad del agua
• Accesorios (estación de bombeo, filtrado, tanques, válvulas)
• Presión y Caudal

Instalación: las válvulas de aire deben instalarse sobre una válvula de corte para permitir el mantenimiento con el sistema en operación. 

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