Comencemos recordando que es una REDUCTORA de PRESION

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1 POSIBLES SOLUCIONES A LA REDUCCIÓN DE PRESIÓN EN SITUACIONES DE ALTOS VALORES DE DIFERENCIAL. LA CAVITACION. A partir de apuntes tomados en capacitaciones dictadas por Giora Heimann Technical Consultant giorah@dorot.org.il Comencemos recordando que es una REDUCTORA de PRESION Una válvula reductora de presión busca controlar la presión AGUAS ABAJO de la válvula, con independencia de la presión aguas arriba y con independencia del flujo, demanda o consumo. P2 REDUCTORA DE PRESION Que es la CAVITACION? La cavitación es un fenómeno físico que esta relacionado con los fluidos y la velocidad de los mismos. La cavitación es el pasaje del agua del estado líquido al gaseoso y finalmente al líquido, producto de un cambio brusco en la velocidad del agua. Para el caso de las válvulas (sean válvulas automáticas, mariposas, esclusas, de globo, etc.), se verifica una reducción en la sección y aumento en la velocidad y el posterior aumento en la sección y disminución en la velocidad. La cavitación es un efecto no deseado que aparece cuando se verifica un importante diferencial de presión entre 2 puntos, aguas arriba y aguas abajo de la válvula.

2 Si por ejemplo la presión de entrada es de 90 m y debe ser reducida a 15 m. SECCION. PRESION. VELOCIDAD. Frente a la necesidad de generar una importante reducción en la presión, se debe producir una estrangulación en la sección. Al pasar el agua por la sección reducida, la velocidad aumenta notablemente para luego volver a los valores originales. La CAVITACION genera en primer lugar RUIDO, luego VIBRACIÓN y finalmente ORIFICIOS o CAVAS sobre el cuerpo de la válvula (de ahí en nombre de cavitación ). La cavitación que daña la válvula se la conoce como cavitación destructiva. Es importante destacar que tanto el ruido como la vibración, no afectan la válvula; lo que realmente importante es la cavitación destructiva, la cual en más o menos tiempo terminará dañando la válvula.

3 Serie como saber si la válvula esta operando bajo condiciones de CAVITACION? Es importante destacar que la cavitación no esta directamente relacionada con el CAUDAL, sino con la relación de presión entre aguas arriba y aguas abajo. Una válvula puede estar sometida a condiciones de cavitación tanto con alto como con bajo caudal. Para el caso de las válvulas reductoras de presión S300, se considera el coeficiente sigma el cual propone que: Coeficiente de cavitación σ= (P1-Pv) / (P1-P2) P1 = presión aguas arriba P2 = presión aguas abajo Pv = tensión de vapor del fluido (-9 metros) Para Serie 300: σ < 1.45 hay riego de cavitación destructiva σ > 1.45 no hay riego de cavitación destructiva Otra opción es mediante el uso de tablas o ábacos PRESION DE ENTRADA PSI mca SERIE 300 CAVITACION DESTRUCTIVA ZONA DE OPERACIÓN RUIDOSA CAVITACION NO DESTRUCTIVA Ejemplo II Ejemplo I Ejemplo III ZONA DE OPERACIÓN SEGURA PRESION DE SALIDA mca PSI A partir de ensayos realizados en la Utah State University EE.UU UU. y en el Delft Hydraulic Laboratory Holanda.

4 Ejemplo I. P1 de entrada = 145 m / P2 de salida = 18 m. (s = 1,21 < 1,45). Condiciones inadecuadas. La válvula se verá dañada en el corto tiempo. Cavitación destructiva. Ejemplo II. P1 de entrada 165 m / P2 de salida = 58 m. (s = 1,63 > 1,45). Condición ruidosa de operación, superior a los 80 db aconsejables para el oído humano. Cavitación no destructiva. Ejemplo III. P1 de entrada 105 m / P2 de salida 67 m. (s = 3,00 > 1,45). Condiciones seguras de operación. Ausencia de cavitación. Ahora, que se puede hacer si se debe reducir presión y se esta bajo condiciones de CAVITACION? 5 posibles soluciones: 1) trabajar con válvulas elaboradas con materiales de aleaciones duras 2) trabajar con una válvula automática PR y una placa orificio 3) trabajar con 2 válvulas reductoras PR en serie 4) trabajar con una reductora diferencial PR(D) y una válvula automática PR 5) trabajar con la válvula DOROT 30F ANTICAVITACION TRABAJAR CON VALVULAS CONSTRUIDAS A PARTIR DE ALEACIONES RESISTENTES El concepto es, a partir de aleaciones metálicas resistentes, construir una válvula mas dura, de forma tal que soporte las condiciones de cavitación destructiva. La cavitación no se evita. Solo se evita la rotura de la válvula. Fue durante muchos años una opción muy válida; actualmente y por un tema de costos no esta siendo utilizada.

5 BOLETIN TECNICO #06 TRABAJAR CON UNA VALVULA REDUCTORA AUTOMATICA Y UNA PLACA ORIFICIO Esta es una alternativa muy interesante. La caída de presión se hace en 2 etapas. Parte lo hace una placa orificio y parte la válvula reguladora de presión. P1 = 90 m La caída de presión se hace en 2 etapas Se evita la cavitación P2 = 15 m PLACA VALVULA

6 La pérdida de carga generada por la placa orifico es proporcional al caudal. Si el caudal es muy variable, esta no es una buena opción. CAUDAL (m3/h) Perdida de carga (m) Veamos un ejemplo: 30 1,1 60 4, ,0 Tubo de 200 mm ,7 Caudal medio 180 m3/h , ,0 Pérdida de carga a generar por la placa orificio: 40 m ,3 Diámetro interno del orificio de la placa = 61,5 mm ,9 El piloto regulador de presión será quien realice el ajuste final, pudiendo absorber ciertas variaciones de caudal (y por lo tanto variaciones en la pérdida de carga generada por la placa), pero el coeficiente sigma de la válvula, en todos los caso, debe ser > 1,45. Nota: solicite al departamento técnico de Dorot, sencillo programa para ayudar en el dimensionamiento de la placa orificio. TRABAJAR CON DOS VALVULAS REDUCTORAS EN SERIE En este caso, se trabaja con 2 válvulas iguales, ambas provistas de piloto reductor. La caída de presión se realiza en 2 etapas y ambas válvulas deben ser calibradas respetando la consigna que s > 1,45

7 TRABAJAR CON DOS VALVULAS EN SERIE = UNA REDUCTORA STANDARD Y OTRA DIFERENCIAL La válvula reductora diferencial PR(D), es una válvula que posee doble cámara, que no posee piloto regulador de presión y donde la presión aguas abajo, esta permanentemente conectada con la cámara. Entre el diafragma y el disco de cierre existe una relación de área de 2,7:1. Se juega con esa relación, generando una reducción de presión entre aguas arriba y aguas debajo que siempre es de 2.7:1, con independencia del valor de presión aguas arriba y/o del caudal o consumo. La segunda válvula instalada en serie, aguas abajo, es una válvula standard (provista de piloto regulador) y permite el ajuste fino de la presión. Aquí nuevamente la pérdida de presión se realiza en 2 etapas, evitándose la cavitación.

8 VALVULA DOROT 30F - ANTICAVITACIÓN La válvula Dorot 30F - Anticavitación es la alternativa cuando se debe instalar una única válvula, la cual debe soportar la totalidad de la caída en la presión. La misma esta provista de un cilindro de Acero Inoxidable perforado, altamente resistente a la cavitación destructiva, el cual se instala por debajo del disco de cierre. La válvula 30F Anticavitación se instala invertida, por lo que el flujo en la zona del disco de cierre, avanza de arriba hacia abajo. El innovador dispositivo concentra la cavitación en su interior y como fue dicho, esta construido de acero altamente resistente. El mismo puede ser utilizado tanto en válvulas de la serie 30 (PN16) como de la serie 31 (PN25). En ambos casos, se debe diseñar considerando una velocidad de circulación mínima de 0,1 m/seg. y máxima de 2,5 m/seg.

9 Aquí adentro se concentra la CAVITACION La pérdida de carga de la válvula 30F - Anticavitación es muy alta; estando la válvula completamente abierta, la pérdida de carga a una velocidad de 2,5 m/seg. es de 2 bar (aunque en realidad esta válvula es utilizada en situaciones donde si algo se busca perder, es presión). Para la selección del tamaño mas adecuado de válvula en función del caudal, se utiliza un criterio diferente al de las válvulas standard. Consultar a Dto. Técnico de Dorot.

10 DOROT Y LA INOVACIÓN Dorot Automatic Control Valves no es solo es una empresa que fabrica y comercializa soluciones de control. Dorot es una empresa ligada con la investigación y el desarrollo. Así lo demuestra su historia. La válvula Dorot 30F Anticavitación es un desarrollo propio y ha sido testeada y aprobado por el Dto. Técnico de Dorot. Es fruto del compromiso de Dorot con la innovación. La válvula Dorot 30F Anticavitación es ofrecida con orgullo como una solución probada en el control de la cavitación.