Sección 6: MEDICION DE CAUDALES Y PRESIONES

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1 Sección 6: MEDICION DE CAUDALES Y PRESIONES INTRODUCCIÓN Para conocer el funcionamiento de la red si es correcta o no, determinar la sobrecarga en determinadas arterias en oras punta, las presiones de servicio y en general el conjunto de variables que van a determinar el grado de optimización de la red en determinados períodos de servicio, nos van a permitir realizar una programación del servicio lo más adecuada posible para alcanzar un mejor funcionamiento, es necesario la medición de las variables idráulicas fundamentales, especialmente caudales y presiones. Además, nos va a permitir el conocimiento de posibles pérdidas. Que influye en el rendimiento de un abastecimiento. MEDICIÓN DE CAUDALES Contadores Un parámetro fundamental para conocer la medida del caudal es la velocidad, conociendo la sección de la conducción, conoceremos el caudal circulante, algunos equipos están basados en este eco idráulico, son los contadores de agua por velocidad. En estos contadores el mecanismo móvil es una turbina o rueda de aletas movidas por el paso del agua, cuyo giro es función de la velocidad, la sección del recinto es constante el caudal es conocido, se traduce superficialmente en una lectura. Pueden ser de corro único o múltiple (fig. 3.4). a).- Alzado de una turbina de corro único fig. 3.4 b).- Planta de una turbina de corro múltiple Presentan el inconveniente de la inercia del mecanismo móvil, tanto al inicio del paso del flujo como al finalizar, aunque la aplicación del plástico a corregido en parte este inconveniente. El contador Woltman de tipo elicoidal está basado en el mismo principio que los anteriores, una élice coaxial con la tubería que gira al paso del flujo (figura 3.5) fig Página de 5

2 Además del tipo elicoidal paralelo al eje de la tubería, existe el modelo con eje perpendicular, se fabrican para tuberías de 300 mm. de diámetro. Caudalímetro Venturi También se le conoce con el nombre de caudalímetro de presión diferencial. Aprovecando el efecto Venturi, se sitúan dos manómetros, uno aguas arriba del estrecamiento y otro en el propio estrecamiento, en la figura 3.6, aparecen dos piezómetros como manómetros. fig. 3.6 En la estrangulación del venturi en, la velocidad del líquido aumenta y en consecuencia su presión disminuye, despreciando la pequeña pérdida de carga entre las secciones y, aplicando la ecuación de la energía en ambas secciones, es fácil deducir: Q = S.S P P S.S g = g k S S ã S S = P = P ã y Q = k S.S g = k S S Por tanto, se observa que el caudal Q depende de una constante k y del producto de la raíz cuadrada de la diferencia que midan los dos manómetros. El coeficiente k tendrá un valor determinado para cada venturi, ya que depende de las secciones S aguas arriba de la estrangulación y de la propia sección S. El valor real de k viene afectado ligeramente por la pérdida de carga r, por cambio de sección abría que determinarlo experimentalmente tarándolo. Página de 5

3 En la práctica, el manómetro puede mandar información a un dispositivo de aguja que marcará directamente el caudal medido. Los valores medidos durante el día pueden ser registrado en ordenador, para su posterior tratamiento. Un caso particular del caudalímetro venturi, es el caudalímetro con diafragma, (figura 3.7), consiste en intercalar en la tubería mediante la unión de una brida una lámina perforada centralmente, la diferencia de presiones aguas arriba del diafragma y aguas abajo, nos permite determinar el caudal. El inconveniente es la considerable pérdida de carga originada fig. 3.7 Aforo por molinete Consiste en un molinete con élice rígida para soportar presiones y velocidades se instala en el interior de la conducción, atendiendo al número de vueltas y a la constante del aparto, el equipo emite una señal en función de la velocidad, es recogida y enviada a un registro que determina el caudal, para la sección conocida donde está instalado el molinete. Caudalímetro ultrasónico El fundamento del medidor de caudal por ultrasonido consiste en determinar la variación de la velocidad del sonido al propagarse en un medio en movimiento. Cuanto mayor se la velocidad del agua, mayor es la variación de la velocidad del sonido. Existe por tanto un emisor y un receptor de ultrasonidos en dos puntos de la tubería, el tiempo empleado por la onda en recorrer el espacio que les separa que será función de la velocidad del líquido, con este dato y con la sección conocida, se determina el caudal. Son muy sensibles, no originan pérdida de carga y se pueden emplear en todo tipo de diámetros, resultando mas ventajosos económicamente en grandes diámetros. Página 3 de 5

4 Caudalímetro magnético Se fundamenta físicamente en el eco de que cuando un conductor se mueve perpendicularmente dentro de un campo magnético, se induce en los extremos del conductor una fuerza electromotriz E, que depende de la longitud del conductor, de la velocidad con la que se mueve el conductor V y de la intensidad del campo electromagnético B. E = L.V.B El elemento conductor es el agua circulante en la conducción, por ello debe tener una conductividad mínima, sin este requisito no funcionaría el equipo. Se instala en serie con la conducción, se genera un campo magnético por el carrete que porta dos bobinas, son conocidas el campo magnético B, la longitud del recorrido, distancia entre electrodos, la fuerza electromotriz generada que se mide en milivoltios, la velocidad es la desconocida, proporcional.a la fuerza motriz. Se utilizan en grandes diámetros, son bastante precisos y requieren un mantenimiento frecuente. MEDIDORES DE PRESIÓN Vamos a enumerar los procedimientos que usualmente se emplean para medir las presiones en las redes de distribución de agua. Manómetro Bourdon Consiste en un tubo con forma de anillo cerrado por un extremo, en su interior penetra el líquido cuya presión se trata de medir, (fig. 3.8). La medición se realiza en base a el movimiento del anillo de naturaleza elástica, a causa de la variación de presión. a) b) fig. 3.8 El movimiento del extremo del anillo se transmite mediante unos pequeños engranajes a una aguja indicadora (figura 3.8 a y b). Cuando se trata de medir presiones negativas, se denomina manovacuómetro o simplemente vacuómetro. Comercialmente existe un amplio rango de manómetros para diferentes presiones y precisiones. Página 4 de 5

5 Transductores de presión Si la deformación producida en el manómetro Bourdon, en vez de ser registrada mediante una aguja se conectase a un potenciómetro, tendríamos una señal eléctrica que nos daría indicación de la presión, podría ser un transductor resistivo. En general los transductores de presión son medidores que utilizando un elemento elástico deformable por la presión, es el encargado de convertir esta deformación en una señal eléctrica externa tratable. De esta forma existen transductores resistivos, magnéticos, capacitativos, piezoeléctricos, etc. Presostatos Generan una señal eléctrica cuando se alcanza un valor fijado en la presión. Consta de un elemento elástico cuya deformación, se convierte mediante un dispositivo mecánico en el cierre o la apertura de uno o varios contactos eléctricos. Su función en los sistemas de distribución de agua es de control, de funcionamiento o de cierre en accesorios de la red Página 5 de 5

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