Válvula de alívio de ar para linhas de água: seleção, instalação e manutenção

O ar retido é um dos problemas mais comuns e menos visíveis numa linha de água. Ele se esconde em pontos altos, se acumula atrás de válvulas fechadas e aparece como canos barulhentos, medidores de vazão saltitantes e bombas que trabalham mais do que deveriam. Uma válvula de alívio de ar para uma linha de água lida com tudo isso automaticamente, liberando o ar acumulado enquanto a linha está sob pressão e deixando o ar voltar quando a linha é drenada. Este guia reúne o que aprendemos como fabricantes de válvulas sobre como essas válvulas funcionam, como dimensioná-las e instalá-las e como mantê-las confiáveis.

Por que o ar se acumula em uma linha de água pressurizada

Os modelos hidráulicos raramente mostram ar, mas o ar está sempre presente. Parte dele entra enquanto a linha está enchendo, parte sai da solução quando a pressão ou a temperatura mudam e parte é aspirada através de uma sucção da bomba que funciona muito rasa. Vale a pena conhecer os pontos de entrada usuais, pois cada um leva a uma decisão diferente de posicionamento e dimensionamento.

• Enchimento e comissionamento. À medida que a água avança através de uma tubulação nova ou recentemente drenada, ela comprime o ar à sua frente nos pontos mais altos do perfil.
• Vórtices de sucção da bomba. A baixa submersão ou uma entrada de sucção superdimensionada permitem que a bomba retire o ar da superfície do poço úmido.
• Ar liberado da solução. A água fria retém mais ar dissolvido do que a água quente, e uma queda na pressão faz com que o ar apareça como bolhas.
• Vácuo durante a drenagem ou desligamento. Quando uma bomba para ou um ponto baixo é esvaziado, a coluna de água pode separar-se e criar um vácuo parcial.
• Separação da coluna após um surto. O fechamento rápido da válvula ou o acionamento da bomba destroem a coluna, deixando cavidades de vapor que colapsam momentos depois.

Depois que o ar se acumula, as consequências se multiplicam. Um bolsão num ponto alto reduz a secção transversal efectiva do tubo, pelo que o mesmo fluxo custa mais energia. As bolhas confundem os medidores, causam leituras erráticas de pressão e desencadeiam ciclos desnecessários da bomba. Quando um bolsão finalmente se solta, ele pode bater em uma curva ou em uma válvula fechada e produzir o pico de pressão que chamamos de golpe de aríete.

Como funciona uma válvula de alívio de ar para uma linha de água

Dentro de quase todas as válvulas de ar há uma bóia, uma sede e um ou dois orifícios. Com água no corpo, a bóia sobe e fecha o orifício. Quando o ar chega, o nível da água cai, a bóia cai e o ar escapa. Esse mecanismo simples suporta três trabalhos distintos, e compreendê-los é a chave para escolher a válvula certa.

• Liberação contínua de ar. Um pequeno orifício, geralmente com apenas alguns milímetros de diâmetro, libera o fluxo constante de ar que sai da solução durante a operação normal, enquanto a linha permanece com pressão total de trabalho.
• Serviço de ar e vácuo. Um grande orifício se abre quando a linha está quase vazia, exaurindo o grande volume de ar durante o enchimento e admitindo ar com rapidez suficiente para evitar vácuo quando a linha é drenada.
• Dever de combinação. Um corpo carrega um orifício pequeno e um grande, e é por isso que as válvulas combinadas são a escolha padrão na maioria das linhas de água municipais e industriais.

O caminho de descarga é tão importante quanto a flutuação. Uma válvula sem um dispositivo anti-bate pode reassentar com força quando o ar em alta velocidade é seguido por água, e o choque resultante pode quebrar um corpo ou danificar uma bóia. Os projetos anti-slam aceleram a ação de fechamento e valem o custo extra sempre que as velocidades de fluxo são altas.

Comparando as configurações principais da válvula de ar

Dimensionamento, Materiais e Padrões

O dimensionamento começa com dois números: a taxa de enchimento ou drenagem que o orifício grande deve suportar e o volume de ar dissolvido que o orifício pequeno deve liberar. Os fabricantes publicam curvas de capacidade para ambos, e o grande orifício normalmente é dimensionado para que a velocidade do ar através da descarga permaneça dentro de limites seguros. Selecionar apenas pelo tamanho do tubo é o erro mais comum que vemos nas consultas.

Para serviços de água, o corpo geralmente é de ferro dúctil com revestimento de epóxi fundido aprovado para água potável, enquanto a bóia, a sede e o acabamento interno são de aço inoxidável. As vedações normalmente são de EPDM ou NBR, dependendo da qualidade da água e do resíduo de desinfecção. As classificações de pressão PN10 e PN16 cobrem a maior parte dos trabalhos de distribuição e transmissão, e padrões como AWWA C512 e EN 1074-4 definem os testes de desempenho que um fornecedor sério deve ser capaz de documentar. Nas obras municipais de longa duração também vale a pena planear décadas de serviço, um assunto que abordamos nas nossas notas sobre como as válvulas de ferro dúctil contribuem para os sistemas municipais de água .

Instalação e Isolamento

A colocação decide se uma válvula de ar faz seu trabalho ou simplesmente vaza. Os locais clássicos são os pontos mais altos do perfil, o lado de descarga de uma bomba logo após a válvula de retenção, longos trechos horizontais por onde o ar pode viajar e o lado a montante de qualquer válvula que isole uma seção. Em redes ascendentes, uma válvula de ar a cada 300 a 500 metros de percurso horizontal é uma prática comum.

A descarga deve ser ventilada para a atmosfera acima do solo sempre que possível, acima do nível de inundação local e longe das passarelas, para que o ar que escapa e a pulverização ocasional não criem perigo. Abaixo da válvula de ar, instale uma válvula de isolamento para que o trabalho de manutenção nunca exija a drenagem de todo o cano principal, o que transforma um trabalho de um dia inteiro em um trabalho de vinte minutos. Uma válvula gaveta com sede resiliente proporciona um fechamento estanque exatamente para essa tarefa e mantém-se bem em câmaras enterradas.

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Golpe de Aríete, Separação de Colunas e Controle de Surtos

Válvulas de ar e proteção contra surtos são parceiras, não alternativas. A válvula de ar evita a formação de vácuo e permite que a linha reabasteça suavemente, enquanto a válvula de retenção na descarga da bomba controla o fluxo reverso que segue um desarme e limita a gravidade do surto. Em linhas que sofreram separação da coluna, geralmente recomendamos uma válvula de retenção de fechamento lento ou silenciadora, que amortece a ação de fechamento e suaviza a onda de pressão que retorna à bomba. Quando a linha é longa e as velocidades são altas, comissionar uma análise de surto antes de as válvulas serem encomendadas é um dinheiro bem gasto.

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Mantendo a pressão dentro da zona segura

Uma vez que o ar esteja sob controle, o próximo risco em uma linha de água longa é a sobrepressão. As válvulas de sustentação e de alívio mantêm uma pressão mínima a montante para o sistema a jusante e descarregam o excesso de pressão quando ele sobe, enquanto as válvulas redutoras de pressão mantêm uma zona de distribuição em uma altura manométrica constante. Eles geralmente ficam na mesma câmara que a válvula de ar, compartilhando a válvula de isolamento e o arranjo de drenagem, de modo que especificar a classificação de pressão, o ponto de ajuste e a capacidade de alívio junto com a função da válvula de ar evita retrofits difíceis posteriormente.

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Manutenção e solução de problemas

Uma válvula de ar é um dispositivo de baixa manutenção, mas não isento de manutenção. O pequeno orifício geralmente falha primeiro, porque incrustações, depósitos de ferro e biofilme bloqueiam facilmente uma abertura de apenas alguns milímetros de largura. Uma válvula que parou de ventilar geralmente não está quebrada, apenas suja.

Uma rotina anual simples

1. Inspecione a válvula pelo menos uma vez por ano e com mais frequência em água bruta ou agressiva.
2. Isole-o, retire a tampa, limpe o orifício e assente com uma escova macia.
3. Verifique se há amassados, corrosão ou entrada de água na bóia e renove as vedações.
4. Confirme o movimento da boia livre e, em seguida, reabra lentamente a válvula de isolamento e verifique se há vazamentos.
5. Registre todas as falhas, pois bloqueios recorrentes geralmente apontam para um problema de qualidade da água a montante.

Em climas gelados, proteja o corpo e a descarga do gelo e nunca feche uma descarga para estancar um gotejamento, pois uma descarga bloqueada transforma um pequeno vazamento em um problema de pressão.

As válvulas de alívio de ar são pequenas, baratas e fáceis de ignorar, mas decidem o quão silenciosa, eficiente e segura uma linha de água funciona. Acerte o dimensionamento, a altura de ventilação e o arranjo de isolamento e o restante do sistema se tornará muito mais fácil de operar.

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