Onde instalar válvulas de ar em uma adutora de água de ferro dúctil DN100

Instale válvulas de ar em uma adutora de ferro dúctil DN100 nos pontos de acúmulo de ar verificados e nos locais onde o enchimento, o esvaziamento ou transientes de pressão exijam a entrada ou a saída de ar. Comece pelos pontos altos locais do perfil da tubulação instalada e, em seguida, avalie as mudanças de declividade, os trechos isolados e as zonas de baixa pressão relacionadas às bombas. A localização final deve levar em conta a linha piezométrica e a sequência operacional: um ponto alto geométrico pode acumular ar e continuar pressurizado, enquanto um trecho mais baixo pode sofrer vácuo durante um transiente.

DN100 identifica o diâmetro nominal do tubo. Não determina o espaçamento entre válvulas de ar, o tamanho da conexão nem a capacidade de descarga. Essas decisões exigem o diâmetro interno real, o perfil da tubulação, a vazão de água, a faixa de pressão e as taxas previstas de enchimento e esvaziamento.

Localize as bolsas de ar no perfil instalado

Use um perfil longitudinal que mostre as cotas da geratriz superior do tubo, as conexões, as válvulas de bloqueio, as conexões das bombas e as saídas de drenagem. As cotas do terreno, por si só, não são suficientes. Uma adutora enterrada pode subir ao cruzar outra rede de serviços e voltar a descer sem que haja um ponto alto evidente na superfície. As tolerâncias de instalação também podem criar uma elevação suave que não constava do desenho de projeto.

Um ponto alto local é o primeiro candidato a receber uma válvula combinada de ar, pois o ar tende a se acumular na geratriz superior. Posicione a conexão no ponto mais alto, com um trajeto continuamente ascendente até a válvula. Uma conexão posicionada no trecho descendente pode deixar uma bolsa de ar retida acima dela, sobretudo durante a operação com baixa vazão.

As mudanças de declividade merecem atenção específica. Quando uma adutora ascendente se torna menos inclinada, ou uma adutora descendente se torna mais inclinada, a capacidade da água de transportar ar se altera. O acúmulo de ar nesses locais depende da velocidade do escoamento, da inclinação, do tamanho da bolsa e do sentido de operação. Inclua esses locais na avaliação, sem instalar automaticamente uma válvula em cada mudança de declividade.

Trechos longos e quase nivelados exigem uma avaliação semelhante. O espaçamento fixo, por si só, não garante que as válvulas interceptem o ar. Identifique pequenas elevações na geratriz superior e avalie se a vazão mínima de operação transporta o ar até uma válvula de ar existente. Uma adutora que transporta ar durante a demanda máxima pode reter bolsas à noite, quando a vazão diminui.

Associe a função da válvula ao evento

A liberação de ar durante a operação normal e a entrada ou saída de grandes volumes de ar durante o enchimento ou o esvaziamento exigem funções diferentes da válvula. Escolher o local correto, mas a função errada, não resolve o problema original.

Uma válvula convencional de ar/vácuo com orifício grande geralmente fecha quando a água chega e não se destina a liberar pequenas bolsas de ar acumuladas sob pressão. Uma válvula combinada reúne as duas funções. Confirme as características de operação na documentação da válvula selecionada, em vez de se basear apenas no nome do produto.

Avalie também outros locais além dos pontos altos para identificar riscos de vácuo

Compare a linha piezométrica com a cota da tubulação em condições de operação normal, pressão mínima de alimentação e paradas programadas. Quando a linha piezométrica se aproxima da cota da tubulação, a margem de pressão é pequena. O desligamento de uma bomba, a movimentação rápida de uma válvula ou uma coluna de água em drenagem podem então gerar pressão subatmosférica.

Os cálculos em regime permanente não determinam a pressão mínima durante um transiente. Por exemplo, a área de descarga de uma bomba merece avaliação quando a interrupção do bombeamento provoca uma queda de pressão e a separação da coluna líquida. A localização das válvulas deve considerar o comportamento da bomba, o fechamento da válvula de retenção, a cota a jusante e outras medidas de controle de transientes. Instalar simplesmente uma válvula de ar logo após cada bomba não é uma regra de projeto confiável.

O ar admitido durante um evento de baixa pressão altera a resposta de pressão subsequente. Quando o escoamento se restabelece, a expulsão rápida desse ar e o fechamento abrupto da válvula podem gerar um golpe de pressão. Portanto, quando a análise de transientes indicar essa sequência, deve-se avaliar uma exaustão controlada ou um dispositivo antichoque. A restrição da exaustão também afeta o tempo de enchimento; por isso, a configuração selecionada deve atender a ambas as condições.

No esvaziamento programado, trace o percurso do ar de cada válvula até a saída de drenagem, considerando as válvulas de bloqueio nas posições previstas. Uma válvula no ponto alto, do outro lado de uma válvula de bloqueio fechada, não pode proteger o trecho que está sendo esvaziado. Uma adutora com vários trechos que podem ser drenados separadamente pode exigir vários pontos de entrada de ar, mesmo que seu perfil geral tenha apenas um ponto alto proeminente.

Dimensione com base na vazão de ar e na diferença de pressão admissível

Durante o enchimento controlado, o volume de ar deslocado é aproximadamente igual ao volume de água que entra, antes que os efeitos de compressão se tornem significativos. Durante o esvaziamento, o ar deve substituir a água que sai com rapidez suficiente para manter a pressão interna dentro do limite de projeto. Primeiro, determine as vazões de água previstas e, em seguida, selecione a válvula de ar com base em suas curvas de desempenho publicadas.

Use o diâmetro interno real do tubo para converter a vazão em velocidade da água. As dimensões nominais DN100 não definem totalmente a área interna, pois a espessura da parede e o revestimento têm influência. Da mesma forma, a designação da conexão da válvula não indica a área efetiva de seu orifício de ar.

As curvas de vazão de ar devem ser interpretadas para a diferença de pressão relevante e nas condições de referência especificadas. Uma capacidade indicada para ar livre não pode ser comparada diretamente com o volume de ar comprimido dentro de uma adutora pressurizada sem conversão. Confirme separadamente o desempenho de entrada e de exaustão; um único valor de capacidade não comprova ambos.

A conexão derivada, a válvula de bloqueio, o tubo ascendente e quaisquer acessórios de entrada ou saída fazem parte do percurso do ar. Uma conexão derivada restritiva pode limitar a capacidade de uma válvula de ar maior. Mantenha a conexão com o dimensionamento adequado e evite curvas ou conexões desnecessárias que aumentem as perdas ou retenham água.

Garanta que a conexão seja acessível e adequada ao serviço de água

Conecte o conjunto à geratriz superior do tubo por meio de um tê compatível ou de uma tomada aprovada para o tubo de ferro dúctil em questão. Antes da instalação, confirme os limites para a tomada, os detalhes do revestimento, a classe de pressão e o tipo de junta. Apoie a válvula e o tubo ascendente para que o peso e as cargas de manutenção não submetam a conexão derivada a esforços excessivos de flexão.

Instale uma válvula de bloqueio acessível abaixo da válvula de ar para permitir a manutenção. Sua posição normal de operação deve permitir a vazão de ar necessária. Registre essa posição de forma clara: uma válvula de ar isolada após a manutenção não oferece proteção, mesmo que o conjunto continue visivelmente instalado.

A identificação do material, por si só, não comprova a adequação. Um produto de ferro dúctil listado comotubo de aquecimento ainda exige confirmação da adequação ao serviço de água, do revestimento, das dimensões, da classe de pressão e dos detalhes de conexão antes de ser incluído nesta adutora.

A câmara deve permitir a remoção, oferecer drenagem adequada e proporcionar um caminho limpo para a entrada de ar. As válvulas de ar/vácuo aspiram ar externo para a tubulação; portanto, uma câmara inundada cria uma via de contaminação. Qualquer sistema de proteção da ventilação deve preservar a capacidade de vazão de ar considerada no dimensionamento. Telas e acessórios de proteção também precisam ser acessíveis para inspeção e limpeza.

Verifique a localização durante o comissionamento

Encha cada trecho na vazão utilizada na avaliação da válvula, mantendo disponíveis as válvulas de ar previstas. Observe se o ar em grande volume escapa antes de a água chegar à válvula e se a válvula fecha sem vazamentos ou mudanças bruscas de pressão. A persistência de sintomas de ar a jusante de uma válvula em funcionamento pode indicar um ponto alto não identificado, velocidade de transporte insuficiente ou uma conexão restritiva.

Registre as cotas instaladas da geratriz superior, as funções das válvulas, os detalhes dos orifícios, os tamanhos das conexões derivadas, as posições das válvulas de bloqueio e as sequências aprovadas de enchimento e esvaziamento. Esses registros são importantes quando alterações posteriores introduzem sentidos de escoamento diferentes ou novos limites de isolamento. Uma localização de válvula adequada à configuração operacional original pode se tornar ineficaz após a reconfiguração da adutora.