Bloqueo de aire
Una esclusa de aire es una restricción o detención completa del flujo de líquido causada por el vapor atrapado en un punto alto de un sistema de tuberías lleno de líquido. El gas, al ser menos denso que el líquido, sube a cualquier punto alto. Este fenómeno se conoce como bloqueo de vapor, o bloqueo de aire.
El lavado del sistema con un flujo o presiones altas puede ayudar a alejar el gas del punto más alto. También se puede instalar un grifo (o una válvula de ventilación automática) para dejar salir el gas.
Los problemas de bloqueo de aire suelen producirse cuando se intenta volver a poner en marcha un sistema después de haberlo vaciado deliberada (para su revisión) o accidentalmente. Por ejemplo, un sistema de calefacción central que utiliza una bomba de circulación para bombear agua a través de los radiadores. Al llenar un sistema de este tipo, el aire queda atrapado en los radiadores. Este aire tiene que ser ventilado mediante válvulas de tornillo integradas en los radiadores. Dependiendo de la disposición de las tuberías -si hay alguna «U» invertida en el circuito- será necesario ventilar el punto o puntos más altos. Si no es así, el bloqueo de aire puede provocar un flujo en cascada en el que la pérdida de altura hidráulica es igual a la altura del bloqueo de aire; si la línea de grado hidráulico cae por debajo de la salida de la tubería, el flujo a través de esa parte del circuito se detendría por completo. Obsérvese que las bombas de circulación no suelen generar suficiente presión para superar las esclusas.
La Fig. 1 muestra un depósito que alimenta un sistema de distribución por gravedad – para agua potable o riego. Si el terreno en el que está colocada la tubería tiene puntos altos – como Hi1, 2, etc. y puntos bajos entre ellos como Lo1, 2, etc., entonces si la tubería se llena desde arriba, y estaba vacía, la tubería se llena bien hasta Hi1. Si la velocidad del flujo de agua es inferior a la velocidad de ascenso de las burbujas de aire, entonces el agua baja hasta el punto bajo Lo2 y atrapa el aire restante entre Hi1 y Lo2. A medida que baja más agua, el tramo ascendente Lo2 a Hi2 se llena. Esto ejerce una presión sobre el aire atrapado de H2 m de agua (WG = indicador de agua) o H1, lo que sea menor. Si H2 es mayor que H1, entonces se tiene un bloqueo de aire completo, y el nivel de agua en el tramo ascendente Lo2 a Hi2 se detiene en H1 y no puede fluir más agua. Si H1 es mayor que H2, entonces puede fluir algo de agua, pero no se alcanzará la altura hidráulica completa de la tubería H3 y, por tanto, el caudal será mucho menor de lo esperado. Si hay más ondulaciones, los efectos de la contrapresión se suman. Evidentemente, las tuberías largas que atraviesan terrenos bastante llanos, pero ondulados, están destinadas a tener muchos puntos altos y bajos de este tipo. Para evitar el bloqueo de aire o gas, se instalan respiraderos automáticos que dejan salir el aire o el gas cuando superan una determinada presión. También pueden estar diseñados para dejar entrar el aire en vacío. Hay muchas otras consideraciones de diseño para el diseño de los sistemas de tuberías de agua, por ejemplo,
El fenómeno del bloqueo de aire puede utilizarse de varias maneras útiles. El diagrama adyacente muestra una trampa «S». Esta tiene las propiedades a) de que el líquido puede fluir de la parte superior (1) a la inferior (4) sin obstáculos y b) de que el gas no puede fluir a través de la trampa a menos que tenga suficiente presión extra para superar la cabeza de líquido de la trampa. Ésta suele ser de unos 75 a 100 mm de agua y evita que el aire maloliente regrese de los sistemas de drenaje de agua a través de las conexiones a los inodoros, fregaderos, etc. Los sifones en «S» funcionan bien a menos que el agua de drenaje contenga arena, que se acumula en la parte en «U» de la «S».