Elementos - Auxiliares Valvulas

Elementos auxiliares
de una red de abastecimiento

Válvulas
La operación de un sistema de tuberías exige la inclusión de elementos

que permitan seccionar-regular los caudales, o bien proteger el sistema
frente a transitorios.
Válvulas reductoras de presión (versiones máximas y mínimas

de la casa ROSS)
El coste global de las válvulas en una instalación no es muy elevado (aprox.
5% del coste de la instalación) y proporcionan ahorros importantes en los

costes de implantación y de funcionamiento.
En cambio, los costes indirectos que se pueden generar a raíz de sus pérdidas
de carga pueden no ser despreciables.
En general, cualquier gestor de red “desea” disponer en su sistema

de este tipo de elementos, cuantos más mejor !!!!!!!!!!!!!
Obras de abastecimiento y saneamiento

ITOP 3º
Válvulas de control
Válvulas reductoras de presión (VRP)
Su función es imponer una presión máxima predeterminada en un punto

concreto de la instalación, aguas abajo de la válvula, independientemente de
los cambios de presión y/o caudal que puedan producirse en la conducción.
Válvulas de compuerta a
ambos lados de la válvula
reductora de presión para
poder aislarla en caso de
avería
Seguridad en las válvulas reductoras de presión (protección)
Son válvulas caras (conviene la colocación de filtros previos a la VRP)

Una amplia cámara de válvulas facilitará las labores de mantenimiento
Aplicaciones prácticas de las válvulas reductoras de presión
1.- Población con zonas altas y bajas, estando alimentada la red de

abastecimiento por una toma en la zona alta.
Esto puede provocar una presión excesiva en la zona baja, con los
consiguientes peligros de rotura en las tuberías, lo que nos obligaría a utilizar
tuberías de alto timbraje.
Si colocamos una válvula reductora en la conducción que une ambas zonas,
conseguiremos evitar las sobrepresiones en la zona baja y no será necesario
utilizar más que tuberías con timbraje normal, con el consiguiente ahorro en el
coste de la instalación.
2.- Conducción principal de alta presión de la cual salen derivaciones a 2 núcleos y
a una fábrica.
Los dos núcleos necesitan el agua a una determinada presión, y la fábrica a otra.
Colocando una válvula RP en cada una de las derivaciones se logra reducir la alta
presión a los niveles adecuados según los usos.
3.- Población cuya red de distribución es alimentada por un embalse situado a una
cota más elevada.
En el caso de que la conducción tenga varios Km de longitud y la diferencia de cota
entre embalse y población sea muy grande, puede ser necesaria la instalación de
varias válvulas reductoras a lo largo de la tubería principal.
De esta manera se logra que la red de distribución de la población sólo tenga que
soportar presiones para timbrajes normales, evitando así costosas roturas.
4.- Población con zonas situadas a distintas cotas y en la cual nos interesa
controlar, a lo largo del día, la presión en cada una de las zonas.
Para ello, se coloca una válvula reductora con control a distancia mediante
accionamiento eléctrico, y otra en base a comunicación por ondas.
5.- Combinación de situaciones:
- Punto 2: dos poblaciones unidas por una conducción donde nos interesa controlar la
presión, y que el agua pueda circular en ambos sentidos. Entonces lo más conveniente es
una válvula reductora que permita el paso del agua en sentido contrario cuando la presión
aguas abajo sea mayor que aguas arriba.
- Punto 3: la fábrica se encuentra a una cota más baja
- punto 4: conducción que alimenta la fábrica desde una tubería de alta presión. Se
pone una reductora que sólo deje pasar agua cuando la presión aguas arriba
sobrepase un mínimo establecido. Sustituye a depósitos mantenedores de carga.
- punto 5: válvula reductora que actúa como válvula de retención para evitar el flujo
en sentido contrario, y además sólo deje pasar cuando la presión aguas arriba
sobrepase un límite preestablecido.
- punto 8: red que debe ser alimentada con dos condiciones de presión distintas,
dependiendo de la hora del día. Se coloca una reductora con dos pilotos, lo que
permite cambiar entre dos condiciones de presión distintas, dependiendo de la hora
del día, sin interrumpir el flujo de agua.
Instalación dual
Válvulas sostenedoras de presión (VSP)
Su función es imponer una presión mínima predeterminada en un punto

concreto de la instalación, aguas arriba de la válvula .
Estas válvulas garantizan una presión mínima en un segmento de la

tubería, frente a consumos excesivos en puntos aguas abajo de la misma.
Permiten priorizar los consumos.
Otros usos evidentes son todos aquellos en que es preciso mantener una
presión mínima (llenado de depósitos, garantía de presión en sifones,
etc…).
Válvulas limitadoras de caudal
Imponen un caudal máximo.
Funcionan en modo activo si el caudal que pasa a válvula abierta supera un

caudal de consigna.
Son válvulas unidireccionales (no permiten el flujo inverso).

Válvulas de control de depósitos
A partir de una señal de altitud, que puede ser mecánica (boya) o analógica
(sensor de presión, nivel, …) la válvula correspondiente se cierra (depósito
lleno).
Válvula llenado de depósito
Válvula llenado de depósito
Válvulas para protección de bombeos
Las maniobras de arranque y paro de una bomba generan transitorios que

pueden ser importantes.
Cambio de presiones del golpe de ariete Resultado al colocar una válvula
Esquemas de montaje de las válvulas de alivio de sobrepresiones
Válvulas de protección
Son elementos de respuesta automática, que actúan en general a partir de

la energía hidráulica de la propia conducción, evitando funcionamientos no
deseados.
Tipos:
Válvulas de retención
Sólo permiten el paso del agua en un sentido, cerrándose de modo

automático ante un gradiente adverso de presión. Por ejemplo, evitan el
vaciado de segmentos de tubería.
La tipología más simple la constituyen las clapetas.
Válvula de retención
Válvula de retención Válvula de retención a clapeta
doble plato
Válvula de retención a bola
(se ponen aguas abajo del bombeo para asumir el flujo inverso)
Válvula de retención de bola
Válvulas de alivio
Válvulas taradas a una cierta presión, que se abren vertiendo a la

atmósfera si se supera la presión de consigna.
Válvula de alivio anti-golpe de ariete

Válvulas antiinundaciones
Cierran de modo total si se detecta una rotura en la tubería (caudal alto o

presión baja, según la consigna).
Su rearme solo se puede hacer manualmente con la intervención de un

operario.
Se controlan bien por medidas de caudal o más frecuentemente de presión.

Al producirse una rotura se provoca un aumento considerable del caudal
(aumento de velocidad);
Esto provoca que la pérdida de carga entre la entrada de la válvula y la
salida también aumente (por el incremento de la velocidad)
Esta diferencia provoca una descompensación entre fuerzas internas de
la válvula; el contrapeso ya no puede mantener la válvula abierta y se
produce el cierre irreversible de la válvula.
Válvulas de regulación
Tienen su fundamento en aprovechar la relación entre la pérdida de carga

que generan al estar parcialmente abiertas y su influencia sobre las
variables fundamentales (caudal y presiones).
Las válvulas de compuerta no son muy adecuadas debido a que sólo

ejercen una regulación importante con grados de cierre muy importantes.
Las válvulas de mariposa y las de asiento plano suelen dar una mejor
regulación, sobre todo estas últimas, siempre que la pérdida de carga a
válvula abierta no sea un problema en el sistema.
En cualquier caso, en las posiciones de pequeñas aperturas se producen

fuertes velocidades que generan cavitaciones en la zona de la compuerta o
lenteja y se puede producir un rápido deterioro de las mismas.
En general, las válvulas de compuerta o mariposa son válvulas diseñadas
para apertura o cierre total, por tanto se desaconseja su uso para realizar
funciones de regulación.
Hay que huir de válvulas que deban trabajar muy cerca de su cierre total.
Las válvulas soportan grandes esfuerzos y se producen elevadas velocidades
que pueden dar lugar a fenómenos de cavitación, lo que irá en detrimento de
su vida útil.
Si se requieren altas pérdidas de carga, es más adecuado reducir el

diámetro de la conducción y operar una válvula más pequeña en la zona
media de su carrera de cierre. Si esto provoca pérdidas de carga excesivas a
válvula abierta, se puede colocar un sistema tipo by-pass, con un ramal de
gran diámetro y otro de diámetro menor, y operar uno y otro según las
necesidades.
lenteja
Válvula de mariposa
Válvula de compuerta de cierre

elástico
Válvula de bola
Válvulas de compuerta
Detalle dado de hormigón
como anclaje a los codos de
90º
Válvulas de operación
Funcionamiento todo o nada, por

tanto, las más habituales son las
de compuerta y de mariposa.
Diámetro < 300 mm

Válvula de mariposa
(>300 mm diámetro)
Arquetas para maniobra
Sección y planta de arqueta de

hormigón para válvulas de tipo
mariposa en conducción
principal
Cámara de abastecimiento en alta
(junto al aeropuerto de
Alvedro_Coruña_Emalcsa)
Ventosas
Evitan que el aire se acumule en los puntos altos de las conducciones

Purgan el aire que ha entrado en el sistema durante el llenado
Admiten aire en el vaciado
Purgan aire en presión con la conducción en carga
Ofrecen también un control de presiones por debajo de la atmosférica
Tipos:
Monofuncionales:
- admiten aire dentro de la tubería cuando tiende a formarse un vacío
“Ó”
- permiten la salida de aire cuando se está llenando (purgador)
Bifuncionales (ventosa normal):
- admiten aire dentro de la tubería cuando tiende a formarse un vacío
“y”
- permiten la salida de aire cuando se está llenando
Trifuncionales (modelo universal):

- aireación durante el vaciado
- expulsión de aire durante el llenado
- expulsión de aire bajo presión
Purgador
Ventosa
Curso 06/07 Obras de abastecimiento y saneamiento
ITOP 3º
Ubicación
La ubicación exacta de los distintos tipos de ventosas es una labor en la

que se requiere mucha experiencia.
En principio habría que colocarlas en:
- PUNTOS ALTOS
- algunos quiebros de la tubería
- al cambiar la sección de los tubos
- junto a algunas válvulas
- tramos horizontales
- tramos en bajada
- tramos en subida con poca pendiente
- en algunas subidas con pendiente fuerte
Filtros - coladores
Por las tuberías el agua puede arrastrar

materiales extraños que pueden quedar
atascados en las válvulas, codos,
estrechamientos, y que entorpecen el
normal funcionamiento de los mecanismos,
además de disminuir el caudal y/o la
presión.
Resulta muy recomendable la instalación de
filtros coladores antes de cualquier válvula
reductora de presión, llenado de depósitos,
etc., ya que la acumulación de sólidos en su
interior causa la disfunción de la válvula con
el consiguiente perjuicio para la instalación.
La 1ª piedra interceptada puede

amortizar el coste del filtro-
colador.
ELEMENTOS PARA LA MEDIDA DE LA VELOCIDAD, PRESIÓN Y
CAUDAL EN LOS CONDUCTOS
MEDIDA DE LA VELOCIDAD
Molinete
La corriente hace girar la hélice tanto más rápidamente cuanto mayor es su

velocidad. Este mismo principio se aplica a los correntímetros de hélice, que
miden y registran la velocidad de las corrientes marinas.
Bombeo al depósito elevado de Eirís (A Coruña) Cámara de llaves de depósitos (Penamoa, A Coruña)
Grupo de presión
Se realiza una medida directa de
la velocidad de una pequeña
hélice que se enfrenta al flujo.
Caudalímetro de hélice
El principio es el de inducción
electromagnética.
El flujo de agua (conductor
eléctrico), a través de una
espira, que forma el cuerpo de
sensor, y su mayor o menor
velocidad, induce una señal que
es interpretada por el aparato.
Se trata de un sensor no
intrusivo y de gran precisión,
aunque tiene el inconveniente
de quedar fijo en una posición y
de su gran tamaño.
Caudalímetro electromagnético
Medida del caudal en lámina libre
Caudalímetro área-velocidad
Obtienen una velocidad promediada en una zona amplia, con

lo que el registro de velocidad obtenido es relativamente
representativo de la velocidad media.
Estos aparatos suelen constar de un sensor de nivel (en

general de ultrasonidos, o de presión), y de una sonda de
velocidad promedio, con lo que, fijada una geometría, ya
calculan directamente el caudal.
Suelen contar con un pequeño desarrollo electrónico para

facilitar la introducción de las secciones y de las propiedades
del agua.
Caudalímetro Sigma 950

Sensor de nivel por ultrasonidos
Sensor de nivel (ultrasonidos) y de
medición de la velocidad (doppler)
MEDIDA DE LA PRESIÓN
En los conductos cerrados en los que se establece flujo a presión, la medida

de ésta es fundamental como ya sabemos.
El método clásico es el piezómetro o el manómetro, que permite una medida

puntual (visual) de la presión. Su principio de funcionamiento es hidráulico
(manómetros de mercurio) o bien analógico, a través de la respuesta de un
muelle (ley de Hooke).

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de una red de abastecimiento

La operación de un sistema de tuberías exige la inclusión de elementos

Válvulas reductoras de presión (versiones máximas y mínimas

5% del coste de la instalación) y proporcionan ahorros importantes en los

En general, cualquier gestor de red “desea” disponer en su sistema

Obras de abastecimiento y saneamiento

Válvulas reductoras de presión (VRP)

Su función es imponer una presión máxima predeterminada en un punto

Son válvulas caras (conviene la colocación de filtros previos a la VRP)

1.- Población con zonas altas y bajas, estando alimentada la red de

Su función es imponer una presión mínima predeterminada en un punto

Estas válvulas garantizan una presión mínima en un segmento de la

Permiten priorizar los consumos.

Imponen un caudal máximo.

Funcionan en modo activo si el caudal que pasa a válvula abierta supera un

Son válvulas unidireccionales (no permiten el flujo inverso).

Las maniobras de arranque y paro de una bomba generan transitorios que

Son elementos de respuesta automática, que actúan en general a partir de

Sólo permiten el paso del agua en un sentido, cerrándose de modo

La tipología más simple la constituyen las clapetas.

Válvula de retención a bola

Válvulas taradas a una cierta presión, que se abren vertiendo a la

Válvula de alivio anti-golpe de ariete

Cierran de modo total si se detecta una rotura en la tubería (caudal alto o

Su rearme solo se puede hacer manualmente con la intervención de un

Se controlan bien por medidas de caudal o más frecuentemente de presión.

Tienen su fundamento en aprovechar la relación entre la pérdida de carga

Las válvulas de compuerta no son muy adecuadas debido a que sólo

En cualquier caso, en las posiciones de pequeñas aperturas se producen

Si se requieren altas pérdidas de carga, es más adecuado reducir el

Válvula de compuerta de cierre

Funcionamiento todo o nada, por

Diámetro < 300 mm

Sección y planta de arqueta de

Evitan que el aire se acumule en los puntos altos de las conducciones

Trifuncionales (modelo universal):

La ubicación exacta de los distintos tipos de ventosas es una labor en la

En principio habría que colocarlas en:

Por las tuberías el agua puede arrastrar

La 1ª piedra interceptada puede

La corriente hace girar la hélice tanto más rápidamente cuanto mayor es su

Obtienen una velocidad promediada en una zona amplia, con

Estos aparatos suelen constar de un sensor de nivel (en

Suelen contar con un pequeño desarrollo electrónico para

Caudalímetro Sigma 950

En los conductos cerrados en los que se establece flujo a presión, la medida

El método clásico es el piezómetro o el manómetro, que permite una medida

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