Con la producción de Oscar Peña y Enrique Bernous, en abril de 2019 lanzamos la nueva producción de IWIA: ARUTAM. Los podcasts de IWIA. Experiencias alrededor de la industria hidráulica.
Se trata de un capítulo -entre 4 y 6 minutos- mensual y durante todo el año. Es una mezcla de reflexiones profesionales y experiencias alrededor del trabajo de IWIA en todo el territorio ecuatoriano.
Los podcasts de IWIA se publican en cuatro plataformas en paralelo: Ivoox, Apple Podcasts, YouTube y Google Podcasts, con soporte en nuestra web y redes sociales.
Capítulo 1 • 30/04/2019
Llevamos 14 años dedicados a la industria del agua, tiempo en el cual hemos tenido la oportunidad de ver muchos casos prácticos de intentos por reducir el agua no contabilizada.
La mayoría de veces, los más interesados en reducir las pérdidas de agua, son las entidades públicas administradoras del servicio, sin embargo, este interés también se ha extendido a empresas privadas que, debido a su alto consumo de agua, comienzan a preocuparse de su costo. En países como los nuestros, muchas veces en sectores rurales, la gente no está acostumbrada a pagar por este servicio, entendiéndolo como gratuito.
Hemos resumido el proceso en 5 pasos, que detallamos a continuación:
● Primero.- Medidores domiciliarios: El principal problema del agua no contabilizada, muchas veces es por la falta de gestión de cobro a los consumidores de la red. La recomendación consiste, primeramente, en conectar la mayor cantidad de usuarios a la red de la empresa administradora del servicio.
● Segundo.- Sectorización: Un sistema de agua tecnificado, debe funcionar por sectores, esto para poder tener un control de la cantidad de agua que entra a un determinado sector y cuánto estamos cobrando en el mismo, con esta simple resta podemos tener una primera idea general del agua que estamos perdiendo.
● Tercero.- Instalar una red de loggers de ruido, o prelocalizadores.
● Cuarto.- Revisar la información que nos den los prelocalizadores, correlar dicha información, y determinar los sectores con problemas.
● Quinto.- Ir a los puntos donde tenemos sospecha de fuga, ubicarlos de forma exacta con el geófono, y reparar el problema de forma inmediata.
● Conclusiones.- Debemos estar claros en que no existen equipos que detectan fugas.
Los equipos nos dan datos o indicios que deben ser interpretados por los profesionales dedicados a esta actividad, es un conjunto de técnicas que pueden ser utilizadas en distinto orden y/o combinarlas dependiendo de lo que necesitemos.
En voz de Oscar Peña, les compartimos “5 pasos para la reducción de agua nocontabilizada”
Capítulo 2 • 31/05/2019
6 pasos para realizar una soldadura de electrofusión correcta.
Los materiales para la fabricación de tuberías, que se usan en redes de agua potable, han evolucionado con el tiempo. Se han construido en asbesto cemento, hormigón, hierro gris, hierro dúctil, acero y en la actualidad lo más utilizado, es el plástico. La selección del material siempre va a depender de la aplicación, sin embargo, hoy en día, el plástico permite la mayor cantidad de aplicaciones.
Los sistemas de agua potable, para brindar un servicio de calidad, deben funcionar a presión, y el material más conveniente en el análisis costo/beneficio, es el plástico, y dentro de este, el HDPE por su capacidad de fusión.
A diferencia de otros materiales plásticos, donde los sistemas de unión generalmente son enchufes con empaques elastoméricos, la principal ventaja del HDPE es su capacidad de fusión con calor, la ventaja de este material es que permite calentarse hasta deformarse y luego, al ejercer presión entre las partes derretidas se obtiene una unión molecular, que luego al enfriarse, no pierde propiedades mecánicas logrando una unión igual o más resistente que el tubo.
Los métodos de fusión del HDPE básicamente son 4: el más utilizado es el de termofusión a tope, luego está la electrofusión, la termofusión por encaje, y por último la extrusión.
En este capítulo les voy a compartir los pasos considerados necesarios para realizar una soldadura por electrofusión correcta de acuerdo a la norma italiana UNI 10521.
● Primero.- Verificar que las puntas de los tubos a soldar, no estén aplastadas o deformadas, si es así cortar la punta del tubo para encontrar una parte sin deformaciones y luego marcar las distancias de los tubos que entrarían en la unión de electrofusión para limitar las zonas de raspado.
● Segundo.- Limpiar las puntas de los tubos a unir con alcohol isopropílico.
● Tercero.- Raspar correctamente, no se trata de simplemente raspar el tubo sino de rebanarlo, esto toma mayor importancia en diámetros mayores iguales a 315mm. No está permitido el uso de esmeriles, lijas o cuchillos, se deben usar raspadores profesionales ya sean manuales o semiautomáticos para conseguir un raspado uniforme. Aquí un punto importante a tomar en cuenta es: Luego de raspar, no hay que tocar con las manos la zona raspada, ni usar nuevamente el alcohol, debemos entender que no existe mayor limpieza que el raspado, la limpieza nuevamente con alcohol, luego de ya haber raspado, puede contaminar por el trapo que estemos usando. Los accesorios de electrofusión se suministran en fundas plásticas selladas, debemos procurar solo sacarlos de la funda justo antes de instalarlos para evitar contaminación.
● Cuarto.- Ubicar el manguito de electrofusión en los extremos raspados tomando en consideración las distancias marcadas en el primer paso. Aquí es muy importante usar un alineador, para garantizar la alineación de la fusión, todo esto, evitando tocar con las manos la parte raspada, los dedos tienen grasa y contaminan la fusión.
● Quinto.- Leer el código de barras del accesorio de electrofusión con el lector óptico del equipo, verificar que los parámetros leídos sean correctos y darle ok.
● Sexto.- Esperar el tiempo de fusión y enfriamiento indicado en la pantalla del equipo.
El método de electrofusión se considera el más seguro porque evita errores por descuido del operador, esto es porque el equipo de electrofusión lee los accesorios y los fusiona con los tiempos previamente registrados, a diferencia del método de termofusión donde gran parte del trabajo depende de que el operador respete estos tiempos. Así también debemos mencionar que en el proceso de electrofusión se necesita un accesorio de unión para cada fusión sin embargo en el proceso termofusión no se necesitan accesorios de unión, sino que el material se fusiona directo calentando tubo a tubo o tubo accesorio.
En voz de Oscar Peña, les compartimos “6 pasos para realizar una soldadura de electrofusión correcta”.
Capítulo 3 • 07/06/2019
4 principales funciones de las válvulas de control
Todas las válvulas de control hidráulico, se componen de un cuerpo base tipo globo, o ángulo, generalmente fabricado en fundición dúctil. El otro componente de estas válvulas, es el circuito piloto, generalmente fabricado en latón, quien le dará la función deseada.
El cuerpo básico internamente se divide en 2 secciones. Por la sección inferior, pasa el agua, y en la sección superior, también llamada “Bonete”, es donde se regula la apertura de la válvula. El punto de calibración, se realiza girando un tornillo en el circuito piloto.
Las empresas administradoras de agua potable, necesitan controlar:
Las 4 principales funciones de las válvulas de control, son:
Como ya hemos mencionado en nuestro Ebook “3 errores al comprar válvulas de control”, para evitar costos adicionales, debemos siempre revisar el dimensionamiento, la norma de bridas, y elegir correctamente la función.
La buena noticia, es que siempre se puede cambiar la función de una válvula de control mal seleccionada, cambiando el circuito piloto, y conservando el cuerpo base que es la parte más costosa.
Al controlar presiones, niveles de reservorios, distribución de caudal, estamos evitando desperdicios de agua que se traducen en costos financieros y ambientales para la empresa administradora del servicio, para tomar conciencia del costo del agua, debemos analizarlo como un recurso más, un dato oportuno en el control del agua no contabilizada es, que en promedio, al menos en Ecuador, del 100% del agua que producimos, 40% se pierde en fugas… ahora imaginemos a un productor ecuatoriano, que produzca 100 cajas de cacao, y de las cuales 40 se pierdan en el mar mientras son exportadas… ¿Se analizaría distinto?
Capítulo 4 • 27/06/2019
3 tipos de uniones mecánicas para tuberías plásticas y metálicas
Existen distintos tipos de uniones que se usan para reparar o instalar redes subterráneas, estas varían de acuerdo al material de fabricación del tubo, por ejemplo, los tubos plásticos de PVC, se unen por medio de una unión con empaque elastomérico.
Los tubos de hierro dúctil también se fabrican de tipo espiga campana con la misma unión elastomérica, pero también se pueden fabricar con extremos bridados.
Sin embargo, debemos considerar que no siempre podemos usar estos métodos de unión, por diferentes motivos.
Las juntas mecánicas siempre se seleccionan de acuerdo al diámetro exterior de los tubos a unir, los diámetros externos de cada tubería, varían de acuerdo al material de fabricación, por ejemplo, un tubo de 4” en PVC tiene un diámetro externo de 110mm, el mismo tubo en acero fabricado bajo norma DIN, tiene un diámetro exterior de 114mm y en hierro dúctil, tiene 118mm si es un tubo fabricado bajo la norma ISO 2531.
Primero: Juntas mecánicas dedicadas: También llamadas juntas Gibault o Dresser, son fabricadas en fundición dúctil o acero. Pueden ser simétricas, para unir 2 tubos con idéntico diámetro exterior, o asimétricas también llamadas “escalonadas” para unir 2 tubos con distinto diámetro exterior. Las juntas Gibault tienen un empaque elastomérico redondo o también llamado oring que solo se puede usar para un diámetro exterior específico de un tubo a unir. Si la unión es asimétrica, los 2 orings serán de distinta medida, las contrabridas de igual forma y el tambor tendrá un escalón en su parte central.
Segundo: Uniones universales: También fabricadas en fundición dúctil o acero, usan un empaque elastomérico trapezoidal o comúnmente llamado “espina de pescado” que permite un rango de diámetros que podemos utilizar con la misma unión. A diferencia de las uniones dedicadas asimétricas, donde se usarían 2 medidas de orings y contrabridas distintas, las uniones universales usan 2 empaques elastoméricos trapezoidales idénticos… Retomemos el ejemplo previo de un tubo PVC de 4”, que en otros materiales tiene un diámetro exterior distinto al PVC, una unión universal para 4” tiene un rango que va desde 108 hasta 128mm, por lo tanto si vamos a unir PVC de 110mm con acero de 114mm o hierro dúctil de 118mm, con la misma unión, podemos solucionar cualquiera de estas combinaciones.
Tercero: Uniones mecánicas para tuberías HDPE, también llamadas uniones de compresión… como ya hemos analizado en podcast y videos anteriores, la principal ventaja del HDPE es su capacidad de fusión, sin embargo existen casos donde, por distintas razones, no podemos repararlo por electrofusión ni por termofusión, y tenemos que usar uniones mecánicas que tienen el mismo principio de funcionamiento, pero la diferencia en el polietileno, es que la unión debe tener dientes de anclaje para evitar que el HDPE se desplace.
Debemos considerar que la tubería de polietileno se expande durante el día por el incremento de temperatura, mientras que por las noches cuando la temperatura baja esta se contrae, es por esto, que debemos considerar dientes de anclaje para asegurar la unión.
Las uniones a compresión también pueden ser fabricadas totalmente en plástico, recomendable hasta 110mm, de acuerdo a la norma internacional ISO 14236.
Capítulo 5 • 1/07/2019
2 tecnologías sin zanja para instalación de tuberías
El método más utilizado para instalación de tuberías subterráneas, es el método por zanja abierta, que consiste en excavar una zanja de acuerdo a las especificaciones técnicas del contrato, donde básicamente se contempla, el área de la zanja y el material de relleno.
Las tecnologías “sin zanja” son similares a los métodos de perforación vertical, utilizados para la extracción petrolera, pero de forma horizontal de acuerdo a la norma europea EN 12889.
Los primeros equipos de tecnologías sin zanja, se presentaron en Estados Unidos en la década de los años 90. El método consiste en realizar 2 excavaciones puntuales, de dimensiones necesarias para permitir la operación del equipo de perforación, ubicadas, una donde inicia y otra donde termina el paso de la tubería, por ejemplo, si queremos instalar una tubería que debe pasar por debajo de una autopista o un río en la amazonía, debemos realizar una excavación relativamente pequeña, en ambos costados de la vía o de las riberas del río… la profundidad de la perforación con respecto a la cota de la vía o del fondo del río, será establecida por la entidad contratante, generalmente 1 metro por debajo de la superficie. Una vez que tengamos ambas excavaciones, procedemos a utilizar los equipos de perforación para pasar la tubería de un extremo a otro, sin molestar a nadie.
Las tecnologías “sin zanja” se dividen en:
• Métodos de construcción de redes nuevas
• Métodos de renovación de redes existentes
En este capítulo les voy a conversar sobre 2 métodos de construcción de redes nuevas sin zanja, que se usan para instalación de tuberías.
Primero: Perforación horizontal dirigida
El método consiste en perforar un túnel por medio de unas barras metálicas roscadas entre sí, dependiendo de la cantidad de barras que dispongamos, podremos hacer cruces más largos que otros, por ejemplo, si las barras que tenemos son de 2 metros de largo cada una, y si tenemos 100 barras, podremos hacer cruces de máximo 200 mts… las barras tienen canales en su parte interna para transportar el lodo de perforación compuesto de agua, bentonita y polímeros… El lodo de perforación es utilizado para darle resistencia estructural al túnel mientras lo vamos perforando, lubricar y evitar el sobrecalentamiento de la corona de perforación, aquí debemos indicar que la corona o punta de perforación, es decir la primera barra, es intercambiable dependiendo del terreno que vamos a perforar, por ejemplo, existen coronas con piezas de diamante para perforar roca, pero si el terreno es más suave podemos usar puntas con piezas de tungsteno. En la punta se instala un sensor que debe ser calibrado con un localizador que luego nos va a servir para conocer en vivo la profundidad y dirección de nuestra perforación.
Cabe mencionar que el material de desalojo en la construcción del túnel, es compactado en las paredes del mismo.
Una vez que las barras llegan al otro extremo deseado, se desinstala la punta de perforación, y se instala un ampliador, seguido de una tubería HDPE anclada al mismo, para luego ser arrastrada de regreso, por medio del túnel recién construido, quedando la nueva tubería instalada sin necesidad de abrir zanja. El ampliador nos va a ayudar a expandir el túnel y facilitar el paso de la tubería.
En este proceso generalmente usamos tubería HDPE por su flexibilidad, que nos permite adaptarnos al terreno que encontramos, sin embargo el proceso también se puede realizar con otros materiales.
Segundo: Micro Tunelaje:
Este método es similar al de perforación horizontal dirigida, en el sentido de que de igual forma hay que realizar 2 excavaciones, una al inicio y otra al final del cruce, sin embargo en este método, una de las 2 excavaciones tiene que ser más grande porque el equipo tiene que entrar por completo en la excavación. En este método, la perforación se realiza con un tornillo sin fin que al ir perforando va sacando en orden el material de desalojo y a su vez va dejando instalada una camisa de acero, que luego será utilizada para pasar uno o varios tubos, de uno o distintos servicios.
Siempre debemos considerar que antes de realizar una perforación, ya sea dirigida, micro tonelaje o de otro tipo, debemos contar con el catastro de servicios básicos instalados en ese sitio, en el caso de no contar con esta información, existen equipos como detectores de tuberías o georadares, que nos van a ayudar a realizar nuestro trazado, sin destruir otros servicios.
Capítulo 6 • 07/08/2019
Las empresas administradoras del servicio de agua potable, necesitan tener monitoreada su red de abastecimiento, para anticiparse a los problemas que puedan ocurrir en la misma. Para el efecto, existen varios equipos que nos ayudan a recopilar una serie de datos, que deben ser analizados por la empresa para sacar conclusiones y realizar su gestión de forma eficiente.
Por ejemplo, para tener el control de la cantidad de agua que ingresa a un determinado sector de la red, podemos instalar caudalímetros que nos van a indicar el caudal totalizado en un determinado punto. De esta misma forma, se usan los medidores domiciliarios para cobrar el servicio de agua a las familias. Aquí un dato importante para la gestión del agua no contabilizada es, que la suma de todos los ingresos por cobro de agua, debe ser igual, a la cantidad de agua producida en la planta de tratamiento de la empresa, y si existe una diferencia, como es en la mayoría de casos, esta corresponde al agua no contabilizada.
Otro dato importante, para la gestión de una red de agua es la presión que existe en la misma. Si registramos la presión en determinados puntos de la ciudad, podemos anticiparnos a posibles interrupciones del servicio.
En este capítulo les voy a compartir detalles de los dataloggers de presión y caudal utilizados para el monitoreo de redes de agua potable.
Un datalogger, es un equipo registrador de datos, que, para su uso en agua potable, generalmente, incluye un sensor externo de presión. En la actualidad, estos equipos, también incluyen un módem donde se instala una tarjeta SIM, para transmitir los datos registrados al servidor de la empresa que administra el servicio. El sensor de presión incluido en el datalogger, se conecta mediante una manguera, a la tubería de donde deseamos medir la presión. Previo a esto, el equipo se programa utilizando un software proporcionado por el fabricante, donde se determina, entre otras cosas, la frecuencia del registro. Aquí debemos tener en cuenta que, si registramos cada segundo, la batería se consumirá mucho más rápido que si lo programamos para registrar cada 5 segundos. Así también, se pueden solicitar mediciones en tiempo real, pero también debemos considerar que nos vamos a consumir la batería más rápido.
Bajo ciertas condiciones de uso, las baterías de un datalogger pueden durar hasta 5 años, luego de este tiempo, deben ser reemplazadas por un distribuidor autorizado.
También debemos mencionar que los dataloggers actuales, traen abierta la posibilidad, de registrar otros parámetros tales como, caudal, PH, turbiedad y cualquier otro dato que pueda ser registrado por cualquier sensor externo que tenga una salida de 0 a 20 miliamperios o una salida digital de 0 a 5 Voltios. El datalogger incluye un cable que puede ser conectado a cualquiera de estos sensores externos, para registrar la medición de dicho sensor, y transmitir la información en un archivo CSV. El archivo CSV, contiene los valores de medición separados por comas.
Los equipos también permiten programar alarmas, es decir, que cuando la medición supere o baje de un valor establecido en la programación, este nos envíe un mensaje de texto o un correo electrónico.
Si nos llega una alarma, por ejemplo, de que la presión llegó por debajo, o por encima de un valor establecido en la programación, es probable que un tubo se haya roto, o que una válvula fue cerrada, estas dudas se despejan, pidiéndole a la persona encargada del sector, que se dirija al punto a verificar, pero si queremos automatizar más esta actividad, podemos agregar una red de loggers de ruido, que nos ayuden a contextualizar la información.
En voz de Oscar Peña les compartimos “Dataloggers de presión y caudal”
Capítulo 7 • 30/08/2019
Las válvulas de compuerta son accesorios de fundición que permiten el paso o el bloqueo del agua en una tubería. Para su uso en agua potable, las válvulas de compuerta son fabricadas en hierro dúctil, de acuerdo a la norma europea DIN 3352 o bajo la norma americana AWWA C515.
Las válvulas de compuerta pueden fabricarse con extremos lisos o extremos bridados, sin embargo, en base a nuestra experiencia, podemos sugerir que las bridas son el tipo de conexión más segura.
Debemos indicar que existen otros tipos de conexiones para las válvulas de compuerta, como son: extremos en HDPE, extremos tipo enchufe, o extremos roscados para diámetros pequeños, sin embargo, en nuestro nicho de agua potable, para válvulas de diámetros mayores iguales a 50mm, los extremos bridados y lisos son los más comunes.
Debemos tener en cuenta, que una cosa es la normativa de fabricación de la válvula, y otra es la norma de perforación de las bridas. Dependiendo de la presión de trabajo, las válvulas de compuerta bridadas fabricadas bajo norma DIN pueden ser PN 10, 16 o 25.
PN 10 corresponde a una presión nominal de 10 bar PN 16 a 16 bar y PN 25 a 25 bar. Por su parte, las válvulas de compuerta fabricadas bajo norma ANSI puede ser 150 o 300, ANSI 150 es el equivalente a DIN PN 10/16 y ANSI 300 sería el equivalente a PN 25.
Es muy importante tener en cuenta la norma de bridas en las válvulas de compuerta, considerando que estas bridas se conectaran a otras y la geometría de perforación varía de acuerdo a la norma, por ejemplo, si compramos una válvula de compuerta con bridas PN 10, y las bridas en la tubería son ANSI 150, los agujeros de ambas bridas no van a coincidir, por lo tanto, no vamos a poder pasar los pernos y por consecuencia no vamos a poder realizar la instalación.
Las válvulas de compuerta, sirven para segmentar o sectorizar las redes de agua potable. Un proceso necesario en el control del agua no contabilizada.
Otro uso frecuente de las válvulas de compuerta, es en las instalaciones de válvulas de control hidráulico, como reductoras de presión, alivio de presión, sostenedoras de presión, entre otras.
Todas las válvulas de control hidráulico, necesitan una válvula de compuerta aguas arriba y otra agua debajo… Aguas arriba se denomina al extremo por donde la válvula recibe la columna de agua y aguas abajo es el extremo de la válvula por donde desemboca el paso del agua. Así también, en las estaciones de válvulas de control, de acuerdo a los diseños, se acostumbra instalar un bypass en un diámetro inferior para un eventual mantenimiento, este bypass tiene otra válvula de control y por consecuencia también se recomienda instalar una válvula de compuerta en cada extremo.
Capítulo 8 • 15/09/2019
Las tuberías de fundición dúctil generalmente son utilizadas en estaciones de bombeo por su capacidad mecánica. En las estaciones de bombeo, son frecuentes los golpes de ariete, los cuales son picos de presión, que suelen sobrepasar la presión máxima admisible del tubo.
Los tubos de hierro dúctil pueden ser fabricados bajo la norma europea EN 545 con revestimientos externos e internos… Para suelos con un índice de corrosividad extrema, el revestimiento externo se realiza mediante aleación de 85% de zinc y 15% de aluminio, con una densidad de 400g/m2, mas epoxi azul…. y el revestimiento interno se realiza con mortero de birla aplicado por vibro-centrifugación que, entre otras cosas, sirve para equilibrar el PH en el agua.
Los tubos de fundición, tienen una presentación standar de 5.5 metros de largo, se pueden fabricar desde 80 hasta 2000mm de diámetro nominal y pueden ser de tipo espiga-campana o bridados. Cuando los tubos son de tipo espiga campana, en la campana se instala un empaque elastomérico, y en la espiga se aplica una grasa especial proporcionada por el fabricante, para facilitar el embone de las tuberías. Por otro lado, los tubos bridados, se unen mediante pernos y un empaque elastomérico.
Para instalaciones en terrenos agresivos, existen opciones de revestimientos con materiales plásticos para evitar la corrosión. El material plástico que se utiliza para estos revestimientos es el polietileno de alta densidad, o HDPE por sus siglas en inglés, donde HD significa HIGH DENSITY y PE son las iniciales de POLYETHYLENE. Este revestimiento puede ser aplicado en frío en la obra o aplicado en caliente desde su fabricación. Como referencia, debemos mencionar que el costo del revestimiento en caliente es superior al costo de revestimiento en frío, por ofrecer una mejor adherencia a la pared del tubo generando una protección más segura.
Capítulo 9 • 15/10/2019
La válvula reductora de presión, es el modelo de válvula de control, más utilizado. El control de presiones sirve para el control del agua no contabilizada, un ejemplo sencillo es, si tenemos fugas en las tuberías, reducir la presión ayuda a que menos agua se pierda en esas fugas, pero si las tapamos todas, la presión en la red aumenta y puede ocasionar que otras tuberías en mal estado se rompan.
Las válvulas de control hidráulico se componen de un cuerpo base tipo globo, que internamente está separado en 2 secciones mediante un diafragma. Por la parte inferior pasa el agua y en la parte superior, también llamada bonete, es donde se regula la apertura de la válvula; esta regulación de apertura, se realiza mediante el circuito piloto.
El circuito piloto es el encargado de darle la función a cualquier válvula de control hidráulico.
El circuito piloto de una válvula reductora de presión, se compone de una válvula más pequeña, llamada “piloto”, en este caso, piloto reductor de presión normalmente abierto, junto con un filtro, un estabilizador de flujo, una restricción fija y 3 válvulas aislantes.
Al igual que el cuerpo base, la parte interna de un piloto reductor de presión, también está separada en 2 partes mediante un diafragma. En la parte superior del piloto reductor de presión, va un resorte el cual puede variar dependiendo del rango de presiones bajo las cuales vaya a operar cada válvula, por ejemplo, el resorte estándar es de 20 a 200 PSI, y luego tenemos opciones de 5 a 50, 10 a 80 y 100 a 300 PSI.
El resorte estándar de 20 a 200 PSI es el más utilizado. Este rango quiere decir que, independientemente de la presión de entrada, la presión de salida debe estar dentro de estos valores. Aquí un dato oportuno es que, a groso modo, la regulación de presión en una válvula de control, debe tener una relación máxima de 3 a 1, si la escala de reducción es mayor a esta relación, la válvula cavitaría, lo que ocasiona que se deteriore en poco tiempo.
Debemos mencionar que una válvula reductora de presión pilotada modula, es decir, que si la presión aguas arriba de la válvula varía, ella modula para posicionarse en un punto donde no deje variar la presión aguas abajo, es por esto que las válvulas reductoras de presión pilotadas realmente se deberían llamar ·”Reguladoras de presión”, sin embargo, se usa el nombre “reductora” para diferenciarla de otro modelo que regula la presión en base al flujo, es decir en base al consumo.
La calibración de un piloto reductor de presión, se puede realizar girando un tornillo en la parte superior del piloto. Para tener una referencia, en un piloto reductor de presión con resorte estándar de 20 a 200 PSI cada vuelta del tornillo equivale a 30 PSI o su equivalente 2 bar. Si giramos el tornillo de ajuste en sentido horario incrementamos la presión, y si lo giramos en sentido anti-horario reducimos la presión.
Esta calibración también se puede realizar con aire usando un compresor, sin embargo, a veces no se cuenta con estos equipos en terreno y la opción de calibrar usando el tornillo de forma manual es muy útil.
Capítulo 10 • 30/10/2019
Válvula de flotador modulante para redes de agua potable
Existen varios tipos de válvulas que sirven para controlar los niveles máximos y mínimos en un reservorio de agua potable, el nivel máximo, se controla para evitar que el tanque se desborde mientras que el nivel mínimo, se controla para evitar que el tanque se quede sin agua.
Sin válvulas para controlar niveles, una persona tendría que revisar el nivel del tanque constantemente, para abrir o cerrar una válvula de compuerta manualmente y así mantener los niveles adecuados en el reservorio. En Ecuador aún existen empresas administradoras del servicio de agua potable que realizan este trabajo de forma manual, y como es de esperarse, a veces falla, porque el operador se descuidó o porque simplemente se quedó dormido.
La selección de una válvula, para el control de niveles de reservorios, depende básicamente, de la altura del mismo… de forma general, para reservorios con una elevación menor igual a 3 metros, usamos válvulas de flotador ya sea modulante o no modulante, mientras que si el reservorio supera esta altura, se usan válvulas de altitud, las cuales usan un piloto diferente. En esta selección se consideran otros factores pero aquí exponemos los más importantes.
La función de una válvula de flotador modulante, es mantener el reservorio siempre lleno, por ejemplo, si se consume agua del reservorio, la válvula de flotador modulante se abre inmediatamente para compensar el agua consumida y se cierra automáticamente una vez que el agua alcance nuevamente su nivel inicial.
La regulación de un piloto flotador modulante se realiza girando un tornillo en el mismo, sin embargo, lo más importante en la instalación, es el punto del reservorio donde fijemos el piloto flotador.
Al igual que las demás válvulas de control, una válvula de flotador modulante también se compone de un cuerpo base tipo globo y un circuito piloto que se compone, del piloto flotador modulante, 2 válvulas aislantes y un filtro mesh 40.
Para diámetros desde 25 hasta 50mm, el circuito piloto incluye una válvula de aguja para controlar la velocidad de cierre, de esta forma evitamos que la válvula principal cierre bruscamente.
Para diámetros desde 65 hasta 900mm, la válvula de aguja para el control de la velocidad de cierre, viene incorporada en el vástago de la válvula principal.
En las válvulas de control, siempre es necesario controlar la velocidad de cierre, porque un cierre brusco puede ocasionar un golpe de ariete, y recordemos que el golpe de ariete es uno de los principales problemas de averías, en tuberías e instalaciones hidráulicas.
Los materiales estándar de fabricación, para el piloto flotador modulante son: Bronce para el mecanismo en forma de codo y latón para la varilla que sostiene a la boya flotadora plástica. Esta boya plástica del piloto flotador modulante, tiene un aspecto similar a la boya que usan los inodoros en las viviendas.
Capítulo 11 • 15/11/2019
Válvula anticipadora de golpe de ariete para estaciones de bombeo de agua potable.
Las válvulas anticipadoras de golpe de ariete también son llamadas válvulas anticipadoras de onda, y se utilizan para proteger los equipos de bombeo de un golpe de ariete.
Golpe de ariete, se denomina a la columna de agua en retroceso que puede destruir válvulas y equipos en una estación de bombeo. Cuando las bombas se encuentran en funcionamiento, y ocurre una parada brusca de las mismas, generalmente, por cortes de energía inesperados, la inercia provoca que la columna de agua se siga desplazando, para luego regresar con fuerza. Una válvula anticipadora de onda se activa antes de que esta columna de agua regrese, es decir que se anticipa al golpe de ariete y de aquí su nombre.
De forma general, el dimensionamiento de una válvula anticipadora de golpe de ariete, es un 25% respecto del diámetro de la tubería principal que se necesita proteger. Por ejemplo, si la tubería de impulsión de las bombas, es de 400mm, la válvula anticipadora de golpe de ariete debería ser de 100mm y debe ser instalada en una derivación que conduzca a un desagüe, no sobre el trayecto de la tubería. Es una válvula de seguridad, y solo se activa cuando existe un problema en el sistema ya sea por baja o alta presión.
Una válvula anticipadora de golpe de ariete incluye 2 pilotos en su circuito: Uno de baja presión y otro de alta presión. El de baja presión es un piloto normalmente abierto y el de alta de presión es un piloto normalmente cerrado.
El piloto de alta presión, es el mismo piloto que usan las válvulas de alivio. Este piloto comienza a funcionar, cuando la presión en la línea supera el valor de calibración, por ejemplo, si la presión de trabajo de las bombas es 12 bar, y el piloto de alta presión esta calibrado a ese mismo valor, si por algún motivo la presión sube a 13 bar, el piloto de alta presión le dará la orden a la válvula principal para que se abra y así disipar ese bar adicional evitando que la tubería se destruya para volverse a cerrar cuando la presión regrese a la normalidad y así mantener presurizado el sistema.
Por otro lado, el piloto de baja presión, sirve para detectar la caída de presión que sucede previo al golpe de ariete. Cuando las bombas detienen su funcionamiento de forma drástica y la inercia del agua provoca que la columna siga avanzando, la presión en la tubería cae rápidamente, esto es detectado por el piloto de baja presión y ordena a la válvula principal que se abra, para esperar abierta el golpe de ariete, aquí cabe mencionar que independientemente de la protección del golpe de ariete, siempre deben haber ventosas instaladas para permitir el ingreso de aire en la tubería cuando suceden estas paradas bruscas.
Capítulo 12 • 15/12/2019
Calibración de una válvula anticipadora de golpe de ariete.
Una válvula anticipadora de golpe de ariete, tiene dos pilotos: Uno de alta y otro de baja presión. Vamos a empezar con el piloto de alta presión.
Primero debemos considerar que el piloto de alta presión se calibra a la presión de trabajo de las bombas, en este ejemplo, la presión de trabajo es 12 bar.
Empezamos cerrando la válvula de bola aguas abajo del circuito piloto y desconectamos la salida aguas abajo del piloto de alta presión.
Si por esta conexión sale agua, probamos apretando o desajustando el tornillo de calibración ubicado en la parte superior del piloto hasta que deje de salir agua por esa conexión, en esta parte debemos encontrar el punto exacto donde apreciemos un goteo continuo por esta salida, y apretamos media vuelta el tornillo hasta que deje de gotear.
Esta media vuelta significa que el piloto queda ajustado unos 7 PSI aproximadamente por encima de la presión de trabajo de las bombas. Volvemos a conectar la salida aguas abajo del piloto de alta presión; y ya lo hemos calibrado.
Luego procedemos a calibrar el piloto de baja presión.
El operador de la red nos debe confirmar el valor en el cual quiere que la válvula se abra, si el operador desconoce este dato podemos asumir que el punto de calibración del piloto de baja presión será la mitad de la presión de trabajo de las bombas.
Si no tenemos un manómetro, debemos instalar uno en medio de las 2 válvulas de aguja.
Si cerramos la válvula de aguja de desagüe y abrimos la válvula de aguja de entrada, el valor que vemos en el manómetro será la presión de trabajo de las bombas.
El procedimiento para calibrar el piloto de baja presión es el siguiente:
Si queremos que la calibración del piloto sea un valor superior apretamos el tornillo de calibración y si queremos bajar la presión de calibración desajustamos el mismo.
En este caso si la presión de trabajo de las bombas es 12 bar, la presión del piloto de baja sería 6 bar.
Debemos repetir este procedimiento las veces que sean necesarias hasta que el valor en el manómetro sea 6 bar y coincida con la salida de agua por la conexión aguas abajo del piloto de baja presión.
Volvemos a conectar la salida aguas abajo del piloto de baja presión y por último abrimos la válvula de bola aguas abajo del circuito piloto, que habíamos cerrado al iniciar todo el proceso.
Capítulo 13 • 15/03/2020
Medidor de caudal electromagnético.
Las empresas administradoras del servicio de agua potable y alcantarillado, necesitan medir la cantidad de agua potable que consume cada sector de su red y también la cantidad de aguas residuales que generan cada uno de estos sectores, para, entre otras cosas, calcular las capacidades de las plantas de tratamiento. La cantidad de agua (ya sea potable o servida) que pasa por un punto determinado de la red, se denomina caudal o flujo.
Para medir el caudal en un punto determinado de la red, instalamos equipos de medición (generalmente bridados a partir de 2”), que pueden funcionar de forma mecánica, electromagnética o ultrasónica.
Un caudalímetro, o medidor de caudal electromagnético, funciona bajo la “Ley de Faraday”, la cual proclama que, si un conductor, (en este caso el agua), atraviesa un campo magnético, se genera un voltaje que es proporcional a la velocidad del conductor, es decir el agua.
En los medidores de caudal electromagnéticos, el campo magnético es generado por unas bobinas ubicadas en el cuerpo del equipo. Funciona así: el agua atraviesa las bobinas que están energizadas por un transmisor, esto genera un voltaje que es detectado por los electrodos, que también están ubicados en el cuerpo del equipo. Éste voltaje será medido en milivoltios y lo que hace el transmisor, es decir, la parte electrónica del caudalímetro es convertir este voltaje en velocidad y multiplicarla por el área de la sección (es decir el diámetro del equipo), obteniendo así el caudal (Por ejemplo, en litros por segundo), y ese caudal lo integra en pequeños intervalos de tiempo para sacar el volumen (por ejemplo en litros). Aquí debemos mencionar que la unidad de volumen puede ser elegida a preferencia del usuario.
Debemos indicar que los medidores de caudal electromagnéticos se instalan de forma permanente, y para su funcionamiento necesitan contacto con el agua, es decir, que para su instalación necesitamos suspender el servicio a la población porque hay que cortar la tubería para realizar la instalación, a diferencia de los caudalímetros ultrasónicos que no necesitan contacto con el agua y que se pueden instalar sin cortar el servicio.
Actualmente, los equipos para medición de caudal incluyen un modem para permitir la transmisión de datos GPRS, con esto podemos obtener los datos de medición sin necesidad de ir a descargarlos en campo.
Si en el primer segundo el caudal es diez litros por segundo, el volumen será diez litros, si en el segundo dos el caudal es trece litros por segundo, el volumen será veintitrés litros, luego si en el segundo tres el caudal es quince litros por segundo, el volumen en el tercer segundo será treinta y ocho litros y de esta manera obtenemos el volumen totalizado.
