Introducción y principio de funcionamiento del medidor de caudal en canales abiertos

Thread Content

　　La descarga de aguas residuales industriales incluye formas de descarga sin presión, como tuberías a presión y canales abiertos, así como tuberías sin presión. Es bastante sencillo medir el caudal de las aguas residuales que se descargan a través de tuberías sometidas a presión. Para ello, se pueden utilizar medidores de caudal basados en principios electromagnéticos, láser o de diferencia de presión en forma de tubo Venturi. Actualmente, en nuestro país, la descarga de aguas residuales se realiza principalmente a través de canales abiertos sin presión. Los medidores de caudal para estos canales fueron diseñados precisamente para resolver los problemas relacionados con la medición del volumen de aguas residuales que se descargan de esta manera. 　　1. Principio de funcionamiento y componentes del medidor de caudal en canales abiertos. Para medir el caudal de las aguas residuales en canales abiertos, se suelen utilizar tanques de tipo Bar y compuertas de paredes delgadas como métodos de medición. Ambos métodos pertenecen a la técnica de medición por estrangulamiento. Lo que se mide es la diferencia de nivel entre la parte superior e inferior del dispositivo de estrangulamiento. A partir de esta diferencia de nivel, se puede calcular el caudal instantáneo en la sección transversal por donde fluye el agua. 　　El medidor de caudal de aguas residuales en canales abiertos está compuesto por una presa de medición (canal de medición), un sensor de nivel y un instrumento secundario. Se realizan por separado las tareas de generar la caída de agua (flujo estándar), medir la altura del nivel del agua y calcular el caudal. 　　2. Tipos y ámbito de aplicación de las presas y canales de contención
2.1 Presas de medición del caudal
Se denominan presas a aquellos dispositivos que son capaces de detener el flujo del agua, permitiendo que esta fluya por encima de su parte superior. Existen muchos tipos de compuertas: según su espesor, se pueden dividir en compuertas de paredes delgadas (donde el espesor de las paredes es menor a 0,67 veces la altura hidráulica geométrica), compuertas adecuadas para ciertos usos y compuertas con parte superior ancha. Según la forma de su sección transversal, se pueden clasificar en compuertas triangulares, compuertas trapezoidales, compuertas de ancho constante, etc. Según la forma en que el chorro de agua se conecta con el nivel del agua inferior, se pueden distinguir entre compuertas sumergidas y compuertas no sumergidas. 　　Los más comunes son las compuertas triangulares de paredes delgadas, las compuertas trapezoidales de paredes delgadas y las compuertas rectangulares de paredes delgadas. 　　Bajo ciertas condiciones, para un determinado dique de paredes delgadas, el caudal mantiene una relación funcional con la altura hidráulica geométrica; esto permite medir el caudal de las aguas residuales. 　　Al medir el caudal con una compuerta de medición, se produce una gran pérdida de carga hidráulica; por lo tanto, este método es adecuado para medir aguas residuales que contienen pocos sólidos en suspensión y sin sustancias fibrosas. 　　2.2 Canales de medición: Se trata de presas de techo ancho con contracción lateral. Cuando la altura del muro de la presa es cero, se les denomina canales. Son una variante especial de las presas. Se dividen en canales de garganta corta (canal de Pásztor), canales sin garganta (canal de Sun) y canales de garganta larga, entre otros. 　　El método más común para medir el caudal en canales abiertos es el uso de canales de Pitot. 　　Bajo ciertas condiciones, para un determinado canal de tipo Pasteur, el caudal mantiene una relación funcional con la altura del nivel del agua en la zona superior; esto permite medir el caudal de las aguas residuales. 　　Al medir el caudal con un canal de medición, la pérdida de carga es baja y se pueden utilizar condiciones de calidad del agua bastante amplias. Al usarlo para medir aguas residuales, es necesario limpiar oportunamente los organismos acuáticos que se acumulan en las paredes del canal, a fin de mantenerlas lisas. 　　3. Sensores de nivel de líquido 　Existen varios métodos para medir el nivel del agua. Los más comunes son los sensores de nivel de ultrasonidos, los sensores de nivel basados en presión, los sensores de nivel capacitivos y los sensores de nivel con flotador. Estos sensores de nivel tienen características propias, y su ámbito de aplicación también varía. 　　3.1 Sensores de nivel por ondas ultrasónicas Los sensores de ondas ultrasónicas son una aplicación concreta del método de medición a distancia por ondas ultrasónicas. Su ventaja es que permiten medir el caudal sin necesidad de contacto físico, y su rango de aplicación es bastante amplio. No obstante, es necesario que la superficie del líquido refleje bien las ondas ultrasónicas. La presencia de espuma, impurezas o sedimentos biológicos puede causar grandes errores en las mediciones. Además, las ondas ultrasónicas también se ven afectadas por factores meteorológicos como la temperatura, la presión atmosférica y la velocidad del viento. Aunque estos factores pueden compensarse, la estructura del instrumento es compleja y su costo es elevado. 　　3.2 Sensores de nivel por presión: Se caracterizan por su sencilla instalación. Sin embargo, se requiere que la densidad del líquido a analizar sea prácticamente constante, por lo que su uso en aguas residuales con grandes variaciones de densidad está limitado. Además, al usarlo en aguas residuales, hay que asegurarse de que los orificios de medición estén desobstruidos. 　　3.3 Sensores hidráulicos capacitivos: Su característica principal es que no cuentan con componentes móviles. Sin embargo, resulta difícil equilibrar la resistencia mecánica del medio aislante con sus propiedades dieléctricas. Además, el cambio en la capacidad de capacitación debido a las influencias de la temperatura reduce la precisión de las mediciones. Por otro lado, al utilizarlos en aguas residuales, es necesario limpiar regularmente la superficie de los electrodos. 　　3.4 Sensores de nivel de tipo flotador: Se caracterizan por su bajo costo, por no verse afectados por la calidad del agua y por tener un amplio rango de aplicación. No obstante, se requiere que la densidad del agua sea prácticamente constante. Además, es necesario tener en cuenta el impacto que pueden tener las sustancias adheridas a la superficie del flotador en su densidad. 　　4. Instrumentos secundarios: Los instrumentos secundarios son dispositivos automáticos que pueden recibir las señales de voltaje (o corriente) provenientes de los sensores de nivel, y a partir de ellas calcular el caudal de las aguas residuales. Estos instrumentos permiten obtener tanto el caudal instantáneo como el caudal acumulado. Se puede conectar a un registrador para observar los cambios en el caudal, y también se puede conectar a una computadora para lograr un monitoreo automático del caudal. 　　La medición del caudal es un elemento fundamental para la contabilidad económica de las empresas. Que esta medición sea precisa y fiable es una condición indispensable para garantizar el funcionamiento normal de las mismas, y constituye además uno de los medios más importantes para lograr los mejores resultados económicos.