MEDICION DE CAUDALES Y PRESIONES

Redes de Abastecimiento de Agua: Componentes Fundamentales de las Redes
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 horas 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
hidráulicas 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 hecho hidráulico, 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 chorro único o múltiple (fig. 3.14).
a).- Alzado de una turbina de chorro único
b).- Planta de una turbina de chorro múltiple
fig. 3.14
Presentan el inconveniente de la inercia del mecanismo móvil, tanto al inicio del
paso del flujo como al finalizar, aunque la aplicación del plástico ha corregido en parte este
inconveniente.
El contador Woltman de tipo helicoidal está basado en el mismo principio que los
anteriores, una hélice coaxial con la tubería que gira al paso del flujo (figura 3.15)
fig.. 3.15
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Además del tipo helicoidal 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.
Aprovechando el efecto Venturi, se sitúan dos manómetros, uno aguas arriba del
estrechamiento 2 y otro en el propio estrechamiento 1, en la figura 3.16, aparecen dos
piezómetros como manómetros.
fig. 3.16
En la estrangulación del venturi en 2, la velocidad del líquido aumenta y en
consecuencia su presión disminuye, despreciando la pequeña pérdida de carga entre las
secciones 1 y 2, aplicando la ecuación de la energía en ambas secciones, es fácil deducir:
Q=
S1 .S2
S12 − S22
2g
P1 − P2
S1.S2
=
ã
S12 − S22
P1 − P2
=h y
ã
S1.S2
S12 − S22
2g h = k h
2g = k
Q=k h
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 h. El coeficiente k tendrá un
valor determinado para cada venturi, ya que depende de las secciones S1 aguas arriba de la
estrangulación y de la propia sección S2 .
El valor real de k viene afectado ligeramente por la pérdida de carga h r12, por cambio
de sección habría que determinarlo experimentalmente tarándolo.
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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 3.17), 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. 3.17
Aforo por molinete
Consiste en un molinete con hélice 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.
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Caudalímetro magnético
Se fundamenta físicamente en el hecho 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. 3.18). La medición se realiza en base a
el movimiento del anillo de naturaleza elástica, a causa de la variación de presión.
a)
b)
fig. 3.18
El movimiento del extremo del anillo se transmite mediante unos pequeños
engranajes a una aguja indicadora (figura 3.18 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.
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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
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