Una esclusa de aire es una restricción o detención total del flujo de líquido causada por vapor atrapado en un punto alto de un sistema de tuberías lleno de líquido . El gas , al ser menos denso que el líquido, sube hasta los puntos altos. Este fenómeno se conoce como esclusa de vapor o esclusa de aire.
Lavar el sistema con un caudal o una presión elevados 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 ocurren a menudo cuando uno está tratando de poner en servicio nuevamente un sistema después de que se ha vaciado deliberadamente (para mantenimiento) o accidentalmente. Tomemos, 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 debe ventilarse mediante válvulas de tornillo integradas en los radiadores. Dependiendo de la disposición de la tubería (si hay alguna "U" invertida en el circuito), será necesario ventilar el punto o los puntos más altos. De lo contrario, el bloqueo de aire puede causar un flujo en cascada donde la pérdida de carga hidráulica es igual a la altura del bloqueo de aire; si la línea de pendiente hidráulica cae por debajo de la salida de la tubería, el flujo a través de esa parte del circuito se detendría por completo. Tenga en cuenta que las bombas de circulación generalmente no generan suficiente presión para superar los bloqueos de aire.
La figura 1 muestra un depósito que alimenta un sistema de distribución por gravedad, para agua potable o riego . Si el terreno en el que se coloca 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 ascendente de las burbujas de aire, entonces el agua gotea hasta el punto bajo Lo2 y atrapa el aire restante entre Hi1 y Lo2. A medida que fluye más agua hacia abajo, 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 tiene una esclusa de aire completa 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 carga hidráulica total de la tubería H3 y, por lo tanto, el flujo es mucho menor de lo esperado. Si hay más ondulaciones, entonces los efectos de la contrapresión se suman. Las tuberías largas construidas en terrenos bastante nivelados, pero ondulados, seguramente tendrán 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 se supera una cierta presión. También pueden estar diseñados para dejar entrar aire en vacío . Hay muchas otras consideraciones de diseño para el diseño de sistemas de tuberías de agua, por ejemplo, [1] [ aclaración necesaria ]
El fenómeno de la esclusa de aire se puede utilizar de varias maneras útiles. El diagrama adyacente muestra una trampa en forma de "S". Esta tiene las propiedades a) de que el líquido puede fluir desde arriba (1) hacia abajo (4) sin impedimentos y b) de que el gas no puede fluir a través de la trampa a menos que tenga suficiente presión adicional para superar la carga de líquido de la trampa. Esta 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, lavabos, etc. Las trampas en forma de "S" funcionan bien a menos que el agua de drenaje contenga arena, que luego se acumula en la parte en forma de "U" de la "S".