Redes de Abastecimiento de Agua: Componentes Fundamentales de las Redes

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Seccin 6: MEDICION DE CAUDALES Y PRESIONES

INTRODUCCIN Para conocer el funcionamiento de la red si es correcta o no, determinar la sobrecarga

en determinadas arterias en horas punta, las presiones de servicio y en general el conjunto de variables que van a determinar el grado de optimizacin de la red en determinados perodos de servicio, nos van a permitir realizar una programacin del servicio lo ms adecuada posible para alcanzar un mejor funcionamiento, es necesario la medicin de las variables hidrulicas fundamentales, especialmente caudales y presiones. Adems, nos va a permitir el conocimiento de posibles prdidas. Que influye en el rendimiento de un abastecimiento.

MEDICIN DE CAUDALES Contadores Un parmetro fundamental para conocer la medida del caudal es la velocidad,

conociendo la seccin de la conduccin, conoceremos el caudal circulante, algunos equipos estn basados en este hecho hidrulico, son los contadores de agua por velocidad. En estos contadores el mecanismo mvil es una turbina o rueda de aletas movidas por el paso del agua, cuyo giro es funcin de la velocidad, la seccin del recinto es constante el caudal es conocido, se traduce superficialmente en una lectura. Pueden ser de chorro nico o mltiple (fig. 3.14).

a).- Alzado de una turbina de chorro nico b).- Planta de una turbina de chorro mltiple

fig. 3.14

Presentan el inconveniente de la inercia del mecanismo mvil, tanto al inicio del paso del flujo como al finalizar, aunque la aplicacin del plstico ha corregido en parte este inconveniente.

El contador Woltman de tipo helicoidal est basado en el mismo principio que los

anteriores, una hlice coaxial con la tubera que gira al paso del flujo (figura 3.15)

fig.. 3.15

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Adems del tipo helicoidal paralelo al eje de la tubera, existe el modelo con eje perpendicular, se fabrican para tuberas de 300 mm. de dimetro.

Caudalmetro Venturi Tambin se le conoce con el nombre de caudalmetro de presin diferencial.

Aprovechando el efecto Venturi, se sitan dos manmetros, uno aguas arriba del estrechamiento 2 y otro en el propio estrechamiento 1, en la figura 3.16, aparecen dos piezmetros como manmetros.

fig. 3.16

En la estrangulacin del venturi en 2, la velocidad del lquido aumenta y en

consecuencia su presin disminuye, despreciando la pequea prdida de carga entre las secciones 1 y 2, aplicando la ecuacin de la energa en ambas secciones, es fcil deducir:

hkhg2SS

.SS

PP2gSS

.SSQ22

21

2121

22

21

21 =-

=--

=

h

PP 21 =- y kg2SS

.SS22

21

21 =-

hkQ =

Por tanto, se observa que el caudal Q depende de una constante k y del producto de la raz cuadrada de la diferencia que midan los dos manmetros h. El coeficiente k tendr un valor determinado para cada venturi, ya que depende de las secciones S1 aguas arriba de la estrangulacin y de la propia seccin S2.

El valor real de k viene afectado ligeramente por la prdida de carga h r12, por cambio

de seccin habra que determinarlo experimentalmente tarndolo.

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En la prctica, el manmetro puede mandar informacin a un dispositivo de aguja que marcar directamente el caudal medido. Los valores medidos durante el da pueden ser registrado en ordenador, para su posterior tratamiento.

Un caso particular del caudalmetro venturi, es el caudalmetro con diafragma,

(figura 3.17), consiste en intercalar en la tubera mediante la unin de una brida una lmina perforada centralmente, la diferencia de presiones aguas arriba del diafragma y aguas abajo, nos permite determinar el caudal. El inconveniente es la considerable prdida de carga originada

fig. 3.17 Aforo por molinete Consiste en un molinete con hlice rgida para soportar presiones y velocidades se

instala en el interior de la conduccin, atendiendo al nmero de vueltas y a la constante del aparto, el equipo emite una seal en funcin de la velocidad, es recogida y enviada a un registro que determina el caudal, para la seccin conocida donde est instalado el molinete.

Caudalmetro ultrasnico El fundamento del medidor de caudal por ultrasonido consiste en determinar la

variacin de la velocidad del sonido al propagarse en un medio en movimiento. Cuanto mayor se la velocidad del agua, mayor es la variacin de la velocidad del sonido. Existe por tanto un emisor y un receptor de ultrasonidos en dos puntos de la tubera, el tiempo empleado por la onda en recorrer el espacio que les separa que ser funcin de la velocidad del lquido, con este dato y con la seccin conocida, se determina el caudal.

Son muy sensibles, no originan prdida de carga y se pueden emplear en todo tipo

de dimetros, resultando mas ventajosos econmicamente en grandes dimetros.

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Caudalmetro magntico Se fundamenta fsicamente en el hecho de que cuando un conductor se mueve

perpendicularmente dentro de un campo magntico, 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 electromagntico B.

E = L.V.B

El elemento conductor es el agua circulante en la conduccin, por ello debe tener una

conductividad mnima, sin este requisito no funcionara el equipo. Se instala en serie con la conduccin, se genera un campo magntico por el carrete

que porta dos bobinas, son conocidas el campo magntico 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 dimetros, son bastante precisos y requieren un mantenimiento

frecuente. MEDIDORES DE PRESIN Vamos a enumerar los procedimientos que usualmente se emplean para medir las

presiones en las redes de distribucin de agua. Manmetro Bourdon Consiste en un tubo con forma de anillo cerrado por un extremo, en su interior

penetra el lquido cuya presin se trata de medir, (fig. 3.18). La medicin se realiza en base a el movimiento del anillo de naturaleza elstica, a causa de la variacin de presin.

a) b)

fig. 3.18

El movimiento del extremo del anillo se transmite mediante unos pequeos engranajes a una aguja indicadora (figura 3.18 a y b).

Cuando se trata de medir presiones negativas, se denomina manovacumetro o

simplemente vacumetro. Comercialmente existe un amplio rango de manmetros para diferentes presiones y

precisiones.

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Transductores de presin Si la deformacin producida en el manmetro Bourdon, en vez de ser registrada

mediante una aguja se conectase a un potencimetro, tendramos una seal elctrica que nos dara indicacin de la presin, podra ser un transductor resistivo.

En general los transductores de presin son medidores que utilizando un elemento

elstico deformable por la presin, es el encargado de convertir esta deformacin en una seal elctrica externa tratable.

De esta forma existen transductores resistivos, magnticos, capacitativos, piezo-

elctricos, etc. Presostatos Generan una seal elctrica cuando se alcanza un valor fijado en la presin. Consta

de un elemento elstico cuya deformacin, se convierte mediante un dispositivo mecnico en el cierre o la apertura de uno o varios contactos elctricos.

Su funcin en los sistemas de distribucin de agua es de control, de funcionamiento o

de cierre en accesorios de la red