La válvula de aire trifuncional permite la entrada de aire a la tubería para prevenir presiones negativas cuando se detiene la bomba, ayuda a llenar la tubería de manera suave cuando se reinicia la bomba, y purga el aire disuelto en el agua bajo presión. El tamaño del orificio debe ser lo suficientemente grande como para permitir la entrada y salida de aire correspondiente al caudal máximo de diseño y proporcionar un margen de seguridad adicional en caso de ruptura de la tubería.

1. EPS - TARAPOTO
VALVULA DE AIRE TRIFUNCIONAL

10. "SA" Seal

11. Hydraulic
gradient

12. "SA" Seal

14. P
P P
P
P
P
P P
P
W
F = PxA

20. DOROT Air / Vacuum valves

21. DAV:
estructura

23. Hydraulic gradient at normal Flow
Ejemplo

24. Corte de energía en una bomba
Luego de una parada de bomba,
Se genera una onda de baja presión
Con presiones sub-atmosféricas en
los puntos altos de la cañería
Hydraulic gradient at normal Flow
Hydraulic
gradient, few
seconds after
pump stop
Column
separation
(vacuum)

25. Aireación de la tubería
(función “cinética”)
La válvula de aire abre permitiendo
que el aire entre previniendo las
presiones negativas

26. Válvula de Aire /
vacío
Model DAV
Abierta

27. Bomba detenida – tubería vacía

28. Arranca la bomba – el aire es comprimido en los puntos altos

29. Llenado de la cañería
(Función “Cinética”)
Main float
Small orifice
float
El orificio de “Tamaño
nominal” de la válvula
permite aliviar grandes
cantidades de aire,
previniendo la creación de
bolsones de aire y zonas de
resistencia al caudal de agua.

30. Air / vacuum
valve
Model DAV-M
Abierta

31. Tubería llena- válvula de aire cerrada
El orificio grande y
pequeño se cierran cuando
el agua alcanza la válvula

32. Air / vacuum valve
Model DAV-M
Cerrada

33. Tubería llena- válvula de aire cerrada
El aire disuelto en el agua se
acumula en los puntos altos
a lo largo de la tubería y en
los puntos altos de la válvula.

34. Purga de aire bajo presión
(Función “Automática” function)
El aire aculumulado es
puergdo del agua desde la
parte superior de la válvula.
Cuando el nivel de agua baja,
el flotante principal baja
también y abre el pequeño
orificio.

35. Air / vacuum valve
Model DAV-M
Purga de aire
bajo presión

36. Transitorio:
Corte de la energía Luego de una parada de bomba,
se genera una onda de baja presión
con presiones sub-atmosféricas en
los puntos altos de la cañería
Hydraulic gradient at normal Flow
Hydraulic
gradient, few
seconds after
pump stop
Column
separation
(vacuum)

37. Aireación de la cañería
(Función “cinética”)
La válvula de aire abre permitiendo
al aire entrar, previniendo
las presiones negativas

38. Rellenado de las columnas de agua
Cuando retorna el flujo de agua
se rellena la cañería. Los
bolsones de aire salen a alta
velocidad.
Cuando dos columnas de agua
se encuentran a alta velocidad
un peligroso golpe de aiete es
provocado

39. Air / vacuum
valve
Model DAV-M
Abierta

40. El encuentro de las columnas de agua
con alta velocidad genera
golpe de ariete
Cuando esto sucede, el agua
llena la válvula de aire a la
misma velocidad que escapa
el aire. Cuando la válvula
cierra, esta velocidad baja a
cero y la energía cinética es
convertida en presión.
Hydraulic
gradient

41. Unión de las columnas-
con velocidad amortiguada por
“SA”
El dispositivo “Surge
Arrestor” se cierra cuando la
velocidad del aire excede un
valor determinado.
El aire puede escapar través
de agujeros en el dispositivo
SA, a una velocidad
limitada, lo cual reduce la
velocidad del agua.
"SA" Seal

42. Unión de las columnas-
con velocidad amortiguada por
“SA”
Cuando las columnas se han
unido, el agua llena la
válvula de aire, se cierra el el
obturador del dispositivo SA
baja a la posición abierta
"SA" Seal

43. Air / vacuum valve
Model DAV-M-SA
Abierto

44. Air / vacuum valve
Model DAV-M-SA
Alta velocidad de
flujo de aire

45. Air / vacuum valve
Model DAV-M-SA
Cerrada

46. SA
Estructura

47. Principios de dimensionamiento: entrada de aire
El orificio debe permitir el ingreso de aire que corresponde con
el caudal de agua drenada (= máximo caudal de diseño en un
lugar específico de la cañería)
El caudal volumétrico de aire que ingresa es calculado para un
diferencial de 0.1m

48. Ubicación:
1. Todos los puntos altos, que están a mayor distancia que el
mínimo valor establecido
2. Para 2 puntos altos adyacentes a poca distancia, seleccionar el
más alto
3. Puntos donde la pendiente positiva se reduce
4. Puntos donde la pendiente negativa aumenta
5. En caso de dos puntos [3,4] a poca distancia, seleccionar el
mayor de ellos
6. La distancia entre válvulas de aire, no debería exceder el valor
máximo establecido (recomendado 600m), determinado por el
colapso potencial.

49. Dimensionamiento, principios:
Caudal saliente de aire está determinado por el caudal de agua:
por cada m3 que entra en la tubería, un m3 de aire (volumétrico!)
debe ser drenado
Orificio muy pequeño resulta en una gran velocidad de aire,
que puede provocar:
1. Cierre prematuro antes de que el agua alcance la válvula
2. Fuerte golpe mecánico del flotante cuando el agua llega a la válvula
Valor de diseño recomendado- ΔH de 0. 1m a través de la válvula (corresponde
a ~10m/s de velocidad de aire)
Cuando la presión en la ceñería llega a 0.89barg, el caudal volumétrico de aire
a través del orificio se hace contante (velocidad crítica). Un incremento de la
presión no resultará en un incremento del caudal.

50. Riesgo de tamaño muy pequeño
Ejemplo: válvula de 50 mm
instalada en cañería de 600
A 1m/s de velocidad de
llenado, la velocidad debida
al caudal volumétrico del
aire a través de la válvula
es: Vv=Vp x
D^2/d^2 = 144m/s
El agua entra a la válvula a
velocidad similar y es
parada por el flotante,
provocando un golpe de
ariete de ~140bar

51. Rotura de la tubería La ruptura de la tubería puede generar
caudales que exeden el valor normal
de caudal.
El colapso de la tubería puede ser
causado por un incremento de la
presión interna negativa.
El tamaño de la válvula debería ser
calculado para eliminar este peligro.
Hydraulic gradient at normal operation
Hydraulic gradient on pipe Rupture
Q normal
Q Rupture
Qruptura > Qnormal

52. 0 1000 2000 3000 4000 5000
Distance
100
105
110
115
120
125
130
135
140
Head
System Profile
ffl
100
ffl
120
D= 800mm
Chw= 120
Q= 2900m3/h (0.8m3/s)
a`= 1000m/s
ffl
110
ffl
100
ffl
130
1000 1000 3500
Hydraulic grade line
Ch.1000
Ch.1000
Pump shut-off, system model

53. ffl
100
ffl
120
ffl
110
ffl
100
ffl
130
100mm
Air / Vacuum
valve
100mm
Air / Vacuum
SA valve
Pump shut-off example

56. Principio de dimensionamiento-Caudal de ingreso:
El orificio debe permitir el ingreso de aire correspondiente al
caudal de agua drenado (= máximo caudal de diseño en un lugar
específico de la cañería)
El orificio debe permitir suficiente ingreso de aire para prevenir
una presión negativa excesiva y el colapso de la tubería, en el
caso de una ruptura completa en el punto inferior adyacente al
sitio de la válvula.
Este cálculo debe permitir un 300% de margen de seguridad!