Con este artículo, voy a iniciar una serie referente a las ventosas y su tratamiento por AWWA (American Water Works Association). Sobre todo en lo referente al manual M51 (Air-Release, Air/Vacuum and Combination Air Valves).

¿Por que hay aire en el interior de las tuberías junto con el agua o disuelto en ella?

La primera de las razones es que antes de llenar las tuberías de agua, están llenas de aire, y este aire hay que expulsarlo para llenarlo de agua, es decir cambiamos aire por agua. Cuando se está impulsando agua mediante el uso de una bomba, los vórtices o torbellinos que se crean en la aspiración pueden introducir aire, por ejemplo en el caso de una aspiración mal dimensionada y en el que no se cumpla la sumergencia mínima de la bomba. También se pueden producir entradas de aire, en el paso del agua de una tubería parcialmente llena a una tubería a sección completa.

Por otro lado el aire disuelto en el agua es variable, y depende de la presión y temperatura, de forma que la cantidad de aire disuelto aumenta con la presión y disminuye con la temperatura. La Ley de Henry fue formulada en 1803 por William Henry. Enuncia que a una temperatura constante, la cantidad de gas disuelta en un líquido es directamente proporcional a la presión parcial que ejerce ese gas sobre el líquido. Así mismo, el coeficiente de Bunsen se define como el volumen de gas, en litros (reducido a condiciones normales de 0 °C y 760 mm de presiónn) que se disuelve en 1 litro de solvente bajo la presión parcial del gas de 1 atm, y a una temperatura determinada. A presión atmosférica la cantidad máxima de aire disuelto (m3 aire/m3 agua) es el coeficiente de Bunsen (CB) que se expresa en la tabla siguiente:

Temperatura (ºC)	0	5	10	15	20	25	30
CB	0,0286	0,0252	0,0224	0,0201	0,0183	0,0167	0,0154

Con esto, queda claro, que el aire disuelto en el agua puede liberarse cuando disminuye la presión. Por ejemplo, en una conducción con pendiente ascendente, conforme el agua va avanzando, el aire se va liberando, al disminuir la presión de forma proporcional con el incremento de presión.

Tipos de ventosas

Según la definición del manual M51, las ventosas, son elementos hidrodinámicos diseñados para, de manera automática, permitir la entrada o salida de aire, durante las operaciones de llenado, vaciado o durante el funcionamiento normal del sistema. El funcionamiento correcto, y la eficiencia de una tubería dependen de la eliminación continuada del aire de la tubería.

Por el funcionamiento se pueden definir de varios tipos, según el AWWA son:

• Purgador o ventosas de pequeño orificio. Son elementos diseñados para, de forma automática, dejar salir pequeñas cantidades de aire durante el funcionamiento normal de las tuberías en presión. El no tener en cuenta la correcta ubicación de purgadores, puede llevar a la formación de bolsas de aire. Estas bolsas de aire pueden producir en las operaciones de apertura y cierre de válvulas sobrepresiones incontroladas. O también (y esto me ha pasado a mi) que se reduzca de manera considerable la sección de la tubería, debido a la bolsa de aire, reduciendo el caudal circulante. El funcionamiento de este tipo de ventosas es muy sencillo, normalmente, están formados por un flotador que obtura un orificio, de forma que cuando hay aire en la conducción el flotador desciende liberando el orificio, y cuando no hay, el flotador es empujado por el agua obturando el orificio.  Este tipo de ventosa, también permite la entrada de aire, pero la cantidad es tan pequeña que no se considera. Una ventosa de este tipo, diseñada adecuadamente, es decir, con el peso adecuado de flotador y un sistema de apertura correcto, permitirá la apertura de la válvula a cualquier presión, hasta el máximo de la presión de trabajo de la válvula.

• Ventosas de gran orificio. Son aquellas que permiten la salida de grandes cantidades de aire durante los procesos de llenado de la tubería, y la entrada de aire, cuando la presión cae por debajo de la presión atmosférica evitando el aplastamiento o colapso de la tubería. Estas ventosas tienen un orificio de grandes dimensiones, de 25 a 400 milímetros de diámetro, de manera que permite la salida de grandes cantidades de aire, cuando las tuberías se vació, de forma voluntaria o accidentalmente debido a la rotura de las mismas. Tengo que indicar, que según fabricantes, hay ventosas para muy bajas presiones, esto es de vital importancia, porque en estos casos la poca presión del agua es incapaz de cerrar la ventosa lo que hace salga agua permanentemente por la ventosa, llegando a inundar la arqueta que la contiene.

• El tercer tipo de ventosas corresponde a la combinación de las anteriores, es decir una de pequeño orificio para expulsar el aire contenido en la conducción durante el funcionamiento normal de la tubería y una de gran diámetro para las operaciones de llenado y vaciado de la conducción. Este tipo de ventosa, puede ser o de doble cuerpo como la figura inferior, donde fisicamente son una combinación delas anteriores o de un solo cuerpo, donde en el interior del cuerpo están implementadas las dos funciones.

• Existen también válvulas aductoras de aire, cuya finalidad es precisamente la entrada de grandes cantidades de aire en el caso de un descenso de la presión, este suceso puede producirse en el caso de una rotura y cierre de las válvulas principales de la conducción para evitar la pérdida de agua. Este cierre se hace rápidamente lo cual puede producir el colapso de la tubería si no se ha considerado la entrada de aire. Tiene la misma estructura que las ventosas de gran orifico, solo que un muelle, obliga al fotador a estar en posición cerrado.