Hay que pensar que la utilización de ventosas, en las tuberías como salidas de aire, permite al mismo tiempo regular el llenado de los mismos tubos, inicialmente rellenos de aire. La velocidad de llenado debe ser siempre baja para conseguir además del llenado de la tubería la evacuación de aire, y evitar asi el posible golpe de ariete.

Estudio de la sección de salida de la ventosa, naturalmente habremos de fijar el volumen de aire que tenemos evacuar  por esa ventosa

Sección del agujero de salida de una ventosa, para limitar el golpe de ariete, en el llenado de las tuberías.

 

∆H = 100 V; siendo incremento de h ( ∆H) igual a la sobrepresión en metros y v la velocidad expresada también en metros por segundo m/seg. Según la formula de Lorenzo Allievi

 

∆H = a.V / g aplicando “a” celeridad tiempos de cierre inferiores al critico (Longitud critica L= aT/2 . No cabe la menor duda que para limitar ∆H, es preciso limitar la velocidad. Una forma de limitarlo es estudiando las salidas de aire, de modo que no permitan velocidades elevadas de llenado.

Si “S” es la sección  de la tubería y V, la sección de salida

del aire anterior a la válvula tendremos que  W  es la velocidad de salida del aire por esa sección de ventosa

W = V. V

Para no entrar en velocidades críticas establecemos que la velocidad máxima del aire a través del orificio de la ventosa no sobrepasara los 200 metros por segundo. Con esta premisa la velocidad de llenado del tramo de tubería que corresponde a esa ventosa será de V= V.V/S = m/seg

Para mayor claridad, ponemos un ejemplo.

Suponemos una tubería de f 800 mm. limitando la sobre presión a 20 metros.

La superficie en m de esta tubería es S= p D2 / 4 =

= 3´14 . 0,82 /4 = 0,5 m2

Si admitimos como valida la expresión de que   ∆H = 100 V; Si V la fijamos en 200m/s. tendremos que  ∆H = 100 . 200 = 20.000

W = V. V   V= ∆H permitido / ∆H posible de la instalación = 20/20000 x (0,5m2 x 10,000 para pasarlo a cm2 ) = 5 cm2

 

El diámetro de la ventosa será S= p D2 / 4 ; de donde el D = (20/3,14)1/2 = 2,52 cm = 25 mm La bola de la ventosa por necesidades técnica le damos entre un 25 y un 30% mas de diametro que sería el aumento de su diametro sobre el del agujero de salida de aire, conociendo este erreal planteamiento seguimos con el proceso explicativo

Volumen de la bola V = 4/3 p r3 = 4/3 3,14 . 0,1253 = 0.008177 dm3 xequivalente a 8 gramos. (Un dm3 de agua equivale a 1 Kg ), que aumentando el 20% seria 0.00981 es decir 9,81 gramos

 

Naturalmente estamos hablando de una bola de ventosa que equivale su volumen a su peso en agua. Si partimos del principio de Arquímedes, que dice que todo cuerpo sumergido en un liquido experimenta un empuje vertical y hacia arriba equivalente al peso del volumen del liquido que desaloja, resulta que esta bola, para que flote debe de pesar menos, decimos pues que la fabricamos de un material que con este volumen pesa menos de 9,81 gramos-

 

Cuando el agua llega a la bola esta flota y cierra el agujero de evacuación y a la inversa lo destapa y permite la entrada del aire.  Esto es lo que se conoce como ventosa de doble función, las de triple función están  preparadas para un purgador que se basa en lo siguiente: la ventosa, cuando en la tubería no hay agua, pero hay mucha presión, lo que mantiene cerrando el agujero con la bola es la presión del entorno, en caso de presiones superiores a 0.5 Kg/ cm2 puede no abrirse la bola, a pesar de que exteriormente y sobre la bola gravita la presión atmosdferica, 10,33 m.c.a. con lo que burbujas más o menos grandes de aire se pueden quedar atrapadas, provocando obstrucciones en la tubería o sobrepresiones, ya que el aire es compresible.

 

La fuerza que mantiene la bola aplastada contra el agujero es la presión del ambiente dentro del tubo, multiplicado por la superficie, la superficie del agujero menos la atmosférica en el agujero de evacuación, si hacemos que el agujero de salida sea muy pequeño la fuerza que mantiene la misma bola es muy pequeña y por su peso y la presión atmosférica le hacen caer y abre el purgador. Exponemos esta charla para el conocimiento de este mecanismo, pero variaremos los datos de cálculo

 

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