CONTROL DE NIVEL EN RESERVORIOS Parte 1

Transcripción

BOLETIN TECNICO #10
CONTROL DE NIVEL EN RESERVORIOS
Parte 1 ‐ Generalidades A partir de apuntes tomados
en capacitaciones dictadas por
Giora Heimann
Technical Consultant
E-Mail: [email protected]
Los tanques, depósitos, cisternas, etc., son reservorios de agua.
Hay depósitos elevados, a nivel del terreno o subterráneos;
metálicos, plásticos, de mampostería o de suelo natural.
Si bien su principal función es el almacenamiento de agua,
es frecuente darle un segundo uso, como ser un lugar de
cloración, para decantación de solutos, como dispositivo
para romper o regular presión, etc.
Sea cual fuere la forma, tamaño o función del reservorio, en
todos los casos existe una entrada de agua y por supuesto
una salida de agua.
Dado que normalmente el consumo no es
plenamente manejable o no puede ser limitado, es muy
poco frecuente que el control del agua almacenada se
realice sobre el caudal de salida del reservorio. El mismo
puede estar vinculado con la demanda de una población, o el consumo de una fábrica o la
lámina de riego aplicada a un cultivo, la cual generalmente no puede restringirse.
La medida mas frecuente de manejar el agua almacenada de un depósito es mediante el
control del nivel, el cual esta relacionado con la válvula de ingreso ó de control de nivel.
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BOLETIN TECNICO #10
VALVULA DE CONTROL DE NIVEL La válvula de control de nivel permite mantener y controlar el nivel de un reservorio de
agua en una forma segura y automática.
El ingreso del agua al depósito o reservorio podrá ser hecho en forma superior o inferior.
VALVULA AUTOMATICA
DE CONTROL DE NIVEL
Alimentación superior del reservorio
RESERVORIO
VALVULA AUTOMATICA
DE CONTROL DE NIVEL
Alimentación inferior del reservorio
VALVULA MANUAL
DE DESCARGA
Como toda válvula automática de control, la misma es comandada por un piloto, comúnmente
llamado flotante.
Existen 2 grandes grupos de válvulas de control de nivel:
- válvula con flotante eléctrico. En realidad no es mas que una válvula provista con un
solenoide y un flotante eléctrico que “abre o cierra” un circuito eléctrico.
- válvulas con piloto flotante hidromecánico. Por supuesto no ocupan energía eléctrica y
los pilotos “sensan” presión y en función de la presión leía y del valor de calibración,
controlan la válvula. Es donde existen mayores alternativas de control.
BOLETIN TECNICO #10
Dentro de los pilotos flotantes hidromecánicos, existen dos tipos de esquemas de control
que comandan la válvula de nivel:
Esquema de control: 2 vías y 3 vías
Piloto flotante de 2 vías Piloto‐flotante de 3 vías Mientras la válvula esta abierta, hay permanente
Solo hay circulación de agua cuando la válvula
circulación de agua.
debe ser abierta o cerrada.
Existe constante comunicación entre el puerto
Para cerrar la válvula, se comunica el puerto
Presión y el puerto Común (Cámara).
Presión con el puerto Común ó Cámara (y la válvula
El piloto actúa sobre el drenaje, modificando el
se cierra completamente).
grado de apertura del mismo.
Para abrir la válvula, se comunica el puerto Común
En función de la posición del flotante, es el grado
con el puerto Venteo (y la válvula se abre
de apertura de la válvula principal.
completamente).
Solo se controla el nivel máximo a través del
Son los llamados flotantes diferenciales y su
posicionamiento del flotante modulante.
característica más destacable es que se puede
Como todo esquema de 2 vías, la válvula nunca
controlar tanto el nivel máximo como el nivel
se abre completamente (mayor dh)
mínimo.
El caudal SI esta relacionado con el piloto.
El caudal NO esta relacionado con el piloto.
PILOTO
PILOTO
PRESION
PRESION
VENTEO
CAMARA
VENTEO
CAMARA
PILOTO FLOTANTE DE 2 VIAS
PILOTO FLOTANTE DE 3 VIAS
Actúa sobre el venteo.
Hay permanente comunicación entre
el puerto Presión y el puerto Común.
Hay modulación.
Comunica:
– Puerto Presión con puerto Común
(cámara) y la válvula cierra totalmente.
– Puerto Común con puerto Venteo y la
válvula abre totalmente.
No hay modulación.
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(+)
Algunas características deseables del piloto de 2 vías - modulante.
El piloto flotante modulante, tiene la característica que es capaz de igualar el caudal demandado con el
caudal ingresado al depósito. A mayor demanda Æ baja el nivel Æ desciende el flotante Æ aumenta el
grado de apertura de la válvula Æ aumenta el caudal de ingreso. Esto plantea una “interesante” situación
de equilibrio.
En depósitos donde existe poca “rotación” del agua (como es el caso de un reservorio para un sistema de
Protección Contra Incendio), no tiene sentido la presencia de un flotante diferencial. El flotante modulante
de 2 vías se adapta mejor a dicho uso.
(-)
Algunas características no deseables del piloto de 2 vías - modulante.
Tal cual fue dicho, el grado de apertura de la válvula, esta dado por la posición del flotante.
Si la presión dinámica de entrada a la válvula es muy alta y/o el caudal es muy bajo (porque la válvula
esta próxima a cerrarse) hay mayores posibilidades que la válvula se encuentre operando en
condiciones de cavitación y/o con alto nivel de ruido.
Recordar que en ese punto, la presión de entrada será la máxima (casi la presión estática) y que el caudal
será mínimo.
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PILOTO DE 3 VIAS DIFERENCIAL
CAMARA
CAMARA
FLOTANTE EN NIVEL SUPERIOR:
- se comunica Presión con Común
- ingresa agua a la cámara
- la válvula se cierra completamente
(-)
FLOTANTE EN NIVEL INFERIOR:
- se comunica Común con Venteo
- sale agua de la cámara
- la válvula se abre completamente
Algunas características no deseables del piloto de 3 vías - diferencial.
Al ser un esquema de tipo on/off, al abrir, la válvula pasa de estar totalmente cerrada a totalmente
abierta. De flujo cero a flujo máximo. De igual manera al cerrar, la válvula pasa de totalmente abierta a
totalmente cerrada. De flujo máximo a flujo cero.
Si bien ambas operaciones pueden ser hechas en forma lenta y controlada, necesariamente se generará
un importante cambio en la velocidad del fluido.
Según las características hidráulicas del acueducto y especialmente si la apertura y cierre de la válvula no
son hechos en forma controlada, hay riesgo cierto de generar un fenómeno transitorio importante, es decir
un golpe de ariete.
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PILOTO DE 3 VÍAS DE CONTROL DE ALTITUD
Como ya fue indicado, la
totalidad de las válvulas de control
de nivel, poseen un piloto flotante
(sea eléctrico o hidromecánico y
este último sea de 2 vías o 3 vías).
Y en todos los casos, el piloto
flotante debe ser instalado dentro
del depósito cuyo nivel va a
controlar. Más aún, la posición máxima de nivel, estará bastante acotada y depende de la
posición en que fue instalado el piloto flotante.
Pero existe un tipo de tipo de piloto de 3 vías
especial, llamado DE ALTITUD, el cual no debe ser
instalado dentro del depósito sino que va junto con la
válvula. Sensa la presión hidrostática del agua, es decir la
presión dada por la columna de agua.
El mismo posee un diafragma de gran área, el cual aumenta
su sensibilidad. Y trabaja como todo piloto de 3 vías.
Alto nivel de agua
(válvula cerrada / cerrando)
Bajo nivel de agua
(válvula abierta / abriendo)
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VALVULAS DE CONTROL DE NIVEL - Modelos
− FLEL
Válvula de control de nivel por flotante eléctrico
− FL
Válvula de control de nivel por flotante modulante
− FLDI1 Válvula de control de nivel por flotante diferencial (alto diferencial)
− FLDI2 Válvula de control de nivel por flotante diferencial (bajo diferencial)
− AL
Válvula de control de nivel por altitud
− ALBD Válvula de control de nivel por altitud bi-direccional
FLEL ‐ Control de control de nivel por flotante eléctrico Tal cual fue dicho, en realidad se trata de una válvula provista de un solenoide de 3 vías,
el cual es energizado o no en función de la posición de un flotante eléctrico que cierra o abre un
circuito eléctrico. Es de tipo on/off.
En general, el diferencial entre el nivel superior y el nivel inferior
es reducido y no hay mucha opción de calibrarlo. Es un
esquema sencillo, económico y fácil de instalar, el cual por
supuesto necesita de una fuente de energía
eléctrica.
La válvula puede estar instalada por debajo
o por arriba del nivel del agua a controlar.
VALVULA NC ‐ CERRADA VALVULA NC ‐ ABIERTA DOROT control valves - Technical support - Export Department
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La válvula se puede proveer como NC (normalmente cerrada sin señal eléctrica y se abre por
energizado) ó NO (normalmente abierta sin señal eléctrica y se cierra por energizado).
El solenoide mas utilizado es 24 VAC (disponible en DC y otros voltajes).
En ciertos tamaños de válvulas y/o en ciertas instalaciones, se utiliza un relé hidráulico para
mejorar la performance de la válvula.
SOLENOIDE
INDICADOR DE
CARRERA
RELE HIDRAULICO
28-300
El conjunto válvula controlada eléctricamente + flotante
eléctrico se adaptan a todo tipo de depósitos y aplicaciones.
Este tipo de válvulas suele ser utilizada en redes y
acueductos controladas por sistemas electrónicos integrales
(tipo SCADA).
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FL ‐ Control de control de nivel por flotante modulante La válvula esta provista de un piloto flotante de 2
vías, el cual mantiene el reservorio en su nivel máximo.
Cuando el nivel del agua sube y el flotante se cierra, la
válvula también se cierra.
La válvula puede estar instalada por debajo o por arriba
del nivel del agua a controlar.
Si se instala por arriba del nivel, el piloto podrá ir
ensamblado junto con la válvula. En caso que la válvula este por debajo desnivel del agua y el
piloto a varios metros de distancia, deberá considerarse la presión atribuible a la diferencia de
altura entre el flotante y la válvula y la pérdida de carga por el pasaje del agua a través del tubo
de control.
IMPORTANTE: si el flotante se encuentra a mucha mayor altura que la válvula o la distancia entre ambos
es muy larga o el tubin de conexión es muy delgado, es posible que la válvula tenga dificultad en abrir.
Su principal virtud es que siempre busca mantener el
nivel máximo y que ante el menor desvío, abre la
válvula.
La válvula flotante modulante suele ser utilizado en
reservorios de poco volumen almacenado y también
en reservorios de amplia superficie.
VALVULA CERRADA VALVULA EN POSICION INTERMEDIA VALVULA ABIERTA DOROT control valves - Technical support - Export Department
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La ubicación del piloto flotante
modulante de 2 vías (a)
determina el nivel máximo del
c
d
a
reservorio. La velocidad de cierre
podrá ser controlada mediante la
válvula aguja (b). El cierre de la
llave de corte (c) permite cerrar
completamente la válvula. El tubin
(d) que vincula la válvula de nivel
con el piloto flotante debe ser de
Ø ½” o mayor.
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FLDI ‐ Control de control de nivel por flotante diferencial La válvula esta provista de un piloto flotante
diferencial de tipo on/off.
La misma no es capaz de modular.
El nivel desciende y la válvula permanece cerrada hasta
llegar al punto inferior, momento en que la válvula abre
totalmente.
La misma permanece cerrada hasta que el nivel alcanza el
punto superior, momento en donde la válvula se cierra
totalmente.
El modelo FLDI1, es para un diferencial de nivel de 5-160 cm (desplazamiento vertical del
flotante).
El modelo FLDI2, es para un diferencial de nivel de 5-40 cm (desplazamiento horizontal del
flotante)
En ambos casos, la diferencia entre nivel máximo y mínimo es calibrable.
Se reduce enormemente el riego de operar en las condiciones de cavitación que existen en la
válvula FL con flotante modulante.
El piloto diferencial vertical (a) permite variar la distancia
entre niveles entre 5 y 160 cm, mientras que el piloto
diferencial horizontal (b) permite calibrar entre 5 y 40 cm.
La llave selectora de 3 vías (c), posibilita en modo manual,
abrir o cerrar completamente la válvula o dejar el control
en manos del piloto diferencial. Si la presión de entrada es
muy elevada, es conveniente la utilización de una placa
orificio (d)
La válvula puede estar instalada por debajo o por
arriba del nivel del agua a controlar. El piloto flotante podrá
ser instalado en un pequeño depósito exterior (ver Boletín
técnico #12 - parte 3).
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VALVULA CERRADA VALVULA ABIERTA FLOTANTE
DIFERENCIAL DE
DESPLAZAMIENTO
HORIZONTAL FLDI2
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AL ‐ Control de control de nivel por altitud La válvula esta provista de un piloto flotante de 3 vías de
tipo on/off, por lo que la misma no es capaz de modular.
El nivel desciende y la válvula permanece cerrada hasta llegar al
punto inferior, momento en que la misma abre totalmente.
La misma permanece abierta hasta que el nivel alcanza el punto
superior, momento en donde la válvula se cierra totalmente.
El piloto es el encargado de “sensar” la presión hidrostática
derivada del nivel del agua, sin necesidad de tener que realizar
ninguna instalación dentro de la cisterna. Posee un diafragma de
gran superficie para aumentar su sensibilidad.
Son ocupados en tanques de gran altura.
El sensor NO DEBE ser conectado al tubo de alimentación del
tanque. Debe conectarse en otro punto o como en este caso, en
la tubería de descarga del tanque.
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El piloto (a) sensa la presión hidrostática del tanque elevado en el punto (b). La llave selectora
de 3 vías (c), posibilita en modo manual, abrir o cerrar completamente la válvula o dejar el
control en manos del piloto de altitud. Es posible modificar tanto el nivel máximo de agua (punto
de cierre de la válvula), como el nivel mínimo de agua (punto de apertura de la válvula).
VALVULA CERRADA VALVULA ABIERTA DOROT control valves - Technical support - Export Department
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ALBD ‐ Control de control de nivel por altitud ‐ bi direccional El principio de funcionamiento es igual al de la
válvula AL de control de nivel por altitud, es decir, el
punto de apertura o cierre de la válvula esta dado por la
presión hidrostática del tanque elevado.
Pero si la presión de entrada a la válvula (P1 - aguas
arriba) es inferior que la presión hidrostática (P2 - nivel
del tanque), la válvula permitirá el flujo inverso, es decir
que el tanque aporte agua al sistema.
VALVULA ABIERTA ‐ ACUEDUCTO LLENANDO EL TANQUE
VALVULA ABIERTA ‐ TANQUE LLENANDO EL ACUEDUCTO DOROT control valves - Technical support - Export Department

CONTROL DE NIVEL EN RESERVORIOS Parte 1

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