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BOLETIN TECNICO #13
A partir de apuntes tomados en capacitaciones dictadas por Giora Heimann Technical Consultant E-Mail: [email protected]
VALVULA DE CONTROL DE BOMBEO
INTRODUCCION
Bajo el nombre de “transitorio”, se conoce y estudia a los fenómenos
relacionados con la variación en la presión, ocurridos dentro de una conducción
presurizada. Las variaciones en la presión están relacionadas con variaciones en la
velocidad del fluido.
El “golpe de ariete” podría ser entendido como un transitorio de gran magnitud.
El GGoollppee ddee AArriieettee, Golpe de Presión, u Onda de Presión (Water Hammer),
puede ser definido como la variación en la presión, (valores muy superiores y muy
inferiores a los esperables en condiciones normales de operación), producto de un
ccaammbbiioo bbrruussccoo eenn llaa vveelloocciiddaadd ddeell aagguuaa.
Demás esta decir que esos valores extremos de presión (por muy altos o por muy
bajos), generan daños en la tubería y sus componentes y que deben ser evitados.
Existen varios y diversos motivos por los cuales puede generarse un golpe de
ariete. Uno de ellos esta relacionado con eell aarrrraannqquuee yy ppaarraaddaa ddee llooss ssiisstteemmaass ddee
bboommbbeeoo o impulsión.
En el fondo, el problema no es
que el agua circule a 1, 2 ó 3
m/seg. de velocidad dentro de
una tubería, sino como se pasa
de 0 m/seg., a dicha velocidad
(inicio del bombeo) y luego como
se regresa a los 0 m/seg.
(detención del bombeo).
Actualmente existen varios
dispositivos para “entrar” y “salir”
de régimen; uno de ellos, son las
llamadas VVAALLVVUULLAASS DDEE CCOONNTTRROOLL DDEE BBOOMMBBEEOO.
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BOLETIN TECNICO #13
QUE ES UNA VALVULA DE CONTROL DE BOMBEO - BC
La válvula BC, es una válvula hidráulica, automática, la cual es instalada en la
descarga de la bomba. Técnicamente es una VALVULA SOLENOIDE.
La misma será capaz de ““aabbrriirr lleennttaammeennttee”” dduurraannttee eell eenncceennddiiddoo ddee llaa bboommbbaa yy
““cceerrrraarr lleennttaammeennttee”” dduurraannttee llaa ssaalliiddaa ddee bboommbbeeoo, previniendo así los indeseables
golpes de presión producto del muy rápido cambio en la velocidad del fluido.
Tanto la velocidad de entrada en régimen como la salida del mismo, pueden ser
reguladas. Una vez alcanzado el régimen de bombeo, la válvula permanece totalmente
abierta, generando así una mínima pérdida de carga.
DONDE SE LA UTILIZA
La válvula de control de bombeo es utiliza en impulsiones “cuesta arriba”.
Además, la válvula de control de bombeo BC, trabaja como válvula de retención (CV =
check valve), por lo que en caso que exista un fallo en el suministro eléctrico y el fluido
regrese en sentido inverso, la válvula se cerrará rápidamente.
En muchos casos, la válvula ANTICIPADORA DE ONDA - ANTIARIETE es el
complemento ideal de la válvula de control de bombeo BC.
CONTROL DE BOMBEO
ANTICIPADORA DE ONDA
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BOLETIN TECNICO #13
QUE PARTES CONFORMAN UNA VÁLVULA BC
La válvula BC es una válvula
solenoide, provista de válvulas aguja
para controlar la velocidad de apertura
y cierre.
Dispone de un indicador de carrera,
el cual participa durante el cierre de la
válvula-detención del bombeo.
Un relé hidráulico participa en el
sistema “de retención”, garantizando el
cierre de la válvula en caso que la
presión de aguas abajo sea mayor que
la de aguas arriba.
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BOLETIN TECNICO #13
TABLERO DE CONTROL DE LA VÁLVULA BC
Para coordinar la operación entre la válvula de control de bombeo y el sistema de
bombeo, debe existir un TABLERO DE CONTROL, el cual podrá ser provisto
localmente o mediante el modelo DVC 1.5 de Dorot.
DVC 1.5
El DVC 1.5 es un muy completo TABLERO DE CONTROL, que opera con baja
tensión, el cual provee de todas las funciones de control relacionadas con la válvula y
con los sistemas de bombeo standard.
Es posible programa la secuencia y los tiempos, relacionados con el arranque y
detención del bombeo.
Además, el DVC 1.5 admite la entrada de alarmas y protecciones, tales como:
Corte por bajo nivel del tanque o reservorio de succión.
Corte por falta de una fase eléctrica.
Corte por alta temperatura en motor eléctrico.
Corte por alto consumo eléctrico.
Etc
En todos los caso, el display del DVC 1.5 indica la presencia de una anormalidad y el
origen de la misma.
S1 = Control remoto (opcional) S2 = Limit Switch de la válvula SOL = Solenoide de la válvula M = Contactor del motor CR = Relé del contactor
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BOLETIN TECNICO #13
COMO TRABAJA LA VALVULA DE CONTROL DE BOMBEO
• Bombeo detenido• Válvula BC cerrada, operando como válvula de retención
• El tablero de control energiza simultáneamente la bomba y el solenoide de la válvula BC.
• Mientras la bomba llega rápidamente a régimen pleno, la válvula BC (que estaba cerrada), se abre lentamente.
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BOLETIN TECNICO #13
• La válvula esta totalmente abierta generando una muy baja pérdida de carga.
• Se des-energiza el solenoide y la válvula BC comienza a cerrarse.
• La bomba continúa energizada y funcionando a pleno.
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BOLETIN TECNICO #13
PRESION ESTATICA
M
TC
S LS
(5) FINAL DEL BOMBEO
• La válvula se cierra completamente. • El Limit Switch, cierra el circuito eléctrico y envía una señal
al tablero de control para que apague la bomba. • Ahora la válvula funciona como Válvula de Retención C.V.
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VALVULA DE CONTROL DE BOMBEO Y SOSTENEDORA DE PRESION BC/PS
En determinadas conducciones o en determinadas circunstancias, no es
suficiente lograr que la entrada y salida de servicio del bombeo, sea hecha en forma
controlada.
Tal es el caso de la conducción que se encuentra vacía, sin agua. Si se desea llenar
dicha conducción en forma “no controlada”, es muy probable que la bomba trabaje en
un punto no adecuado de su curva (alto caudal / baja presión), generando problemas
de cavitación en la bomba, sobre-giro del conjunto impulsor (con la eventual detención
del bombeo) y posiblemente golpes
de presión.
La válvula BC/PS (control de bombeo
- sostenedora de operación), además
de realizar la entrada y salida de
régimen en forma controlada,
mantiene a la bomba operando en un
punto adecuado de su curva durante
las etapas de llenado de la tubería. Ver Boletín técnico #5 - Algo sobre la
función Sostenedora.
(A) Punto de diseño de operación de la bomba. (B) Punto de inadecuado de operación (alto Q / baja P). (C) Punto de calibración del piloto sostenedor de la válvula BC/PS.
M
TC
BC/PS – Acción durante el llenado de la tubería...
PRESION DE CALIBRACION LIGERAMENTE INFERIOR A LA
MAXIMA PRESION DINAMICA
Solo durante la etapa del llenado de la tubería, el piloto sostenedor “mantiene”
la presión aguas arriba de la válvula(y la bomba trabaja correctamente).
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BOLETIN TECNICO #13
El piloto sostenedor ssoolloo ttrraabbaajjaa dduurraannttee eell
lllleennaaddoo ddee llaa ccoonndduucccciióónn, manteniendo la
presión a la entrada de la válvula (que se
corresponde con la descarga de la bomba) en
un valor adecuado.
Luego que la conducción se ha llenado y la
presión aumenta, el piloto manda abrir
completamente la válvula, generando una
mínima pérdida de carga (por ser un piloto de
3 vías).
Estación de bombeo con 20 bombas.
2 de ellas equipadas con válvulas BC/PS.
La función BC/PS solo es utilizada para el llenado
“controlado” del acueducto.
PILOTO SOSTENEDOR
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BOLETIN TECNICO #13
VALVULA DE CONTROL DE BOMBEO DE CIERRE PROLONGADO BC/CD
En caso de existir conducciones cuesta arriba, muy largas (p. ej. 10 Km o más),
es posible que la operación de cierre de la válvula BC sea “muy rápida”. Si así fuera,
aguas abajo de la válvula BC, se generaría una caída en la presión, que tiempo
después, se traduciría en una onda de alta presión.
La válvula BC/CD está provista de un piloto el cual “sensa” la presión aguas abajo. Si
la misma cae por debajo de la presión de seto, el piloto detiene el proceso de cierre.
M
TC
BC/CD – Acción durante el cierre de la válvula...
PRESION DE CALIBRACION LIGERAMENTE INFERIOR A LA
PRESION ESTATICA
Solo durante la etapa del cierre de la válvula, el piloto sensa la presión aguas abajo de la válvula, impidiendo la caída de la presión por un cierre muy rápido.
Nota: la apertura lenta y controlada, el apagado del bombeo solo cuando la válvula está totalmente cerrada y la función “válvula de retención” C.V. de la válvula BC/CD, son iguales a la de la válvula BC.
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BOLETIN TECNICO #13
VALVULA DE CONTROL DE BOMBEO DIFERENCIAL BC/DI
En caso de disponer una bomba centrífuga de re-bombeo (booster), donde la
presión de entrada pueda ser muy variable ó donde el consumo o demanda sufra
variaciones importante, pero donde se desea mantener un caudal de bombeo
constante, la alternativa es mantener la bomba funcionando en un punto estable de su
curva. Esto se logra mediante la válvula BC/DI, la cual mantiene el diferencial de
presión entre estrada y salida de la bomba (dh).
En caso que la demanda de la red se incremente o que la presión de entrada
aumente, el diferencial de presión (dh) aumentará. El piloto detectará el aumento y
mandará cerrar parcialmente la válvula. En el caso inverso (disminución del dh, el
piloto mandará a abrir parcialmente la válvula.
M
TC
BC/DI – Acción durante el pleno bombeo...
PRESION DIFERENCIAL
Durante el pleno bombeo, la válvula mantiene en diferencia de presión entre
la entrada y la salida de la bomba
PRESION VARIABLE
CONSUMO VARIABLE
Nota: la apertura lenta y controlada, el apagado del bombeo solo cuando la válvula está totalmente cerrada y la función “válvula de retención” C.V. de la válvula BC/DI, son iguales a la de la válvula BC.
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