MEDIDOR ULTRASÓNICO TIEMPO EN TRÁNSITO

Presentación del tema: "MEDIDOR ULTRASÓNICO TIEMPO EN TRÁNSITO"— Transcripción de la presentación:

1 MEDIDOR ULTRASÓNICO TIEMPO EN TRÁNSITO
CNA Comisión Nacional del Agua SEMARNAP SERIE AUTODIDÁCTICA DE MEDICIÓN DEL AGUA MEDIDOR ULTRASÓNICO TIEMPO EN TRÁNSITO Autor: Bourguett O.V. Revisor: Juárez, N.R. Editor: Ochoa, A.L. INSTITUTO MEXICANO DE TECNOLOGÍA DEL AGUA SUBDIRECCIÓN GENERAL DE ADMINISTRACIÓN DEL AGUA COORDINACIÓN DE TECNOLOGÍA HIDRÁULICA

2 CONTENIDO: 1. ¿PARA QUIÉN Y PORQUÉ?
2.  PRINCIPIOS DE OPERACIÓN Y DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES 3.  REQUERIMIENTOS DE INSTALACIÓN FÍSICA 4. ESPECIFICACIÓNES TÉCNICAS DE INSTALACIÓN 5.  PRUEBAS DE PRECISIÓN Y CALIBRACIÓN 6.  REGISTRO E INTERPRETACIÓN DE LECTURAS Y PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN 7.  MANTENIMIENTO BÁSICO 8.  VENTAJAS Y DESVENTAJAS 9.  LISTADO DE PRINCIPALES PROVEEDORES 10. OTROS VOLUMENES DE LA SERIE

3 ¿ PARA QUIÉN? Este manual está dirigido a técnicos especializados, ingenieros civiles y mecánicos y a todos los interesados e involucrados en la cuantificación de volúmenes de fluidos, agua por ejemplo. Dentro de él se detalla particularmente la estimación de caudales en conductos a presión, mediante los equipos que utilizan tecnología acústica, conocidos comercialmente como ultrasónicos de tiempo en tránsito. Submenu Inicio de tema

4 ¿ POR QUÉ? Dentro de cualquier sistema hidráulico el conocimiento del caudal que pasa por determinado tramo de tubería, es de primordial importancia, particularmente para efectos de administración y control de las cantidades de agua que maneja el sistema. Existen diversas formas de evaluar las cantidades de agua que maneja un sistema, si se utilizan canales algunos métodos son aplicables, si se utilizan tuberías a presión otros son los factibles de utilizar. Dentro de estos últimos los medidores ultrasónicos, cada vez más son utilizados en la medición debido a su confiabilidad y facilidad de uso. Por lo tanto, saber como se maneja un medidor ultrasónico es muy importante, ya que poco a poco se convierte en uno de los equipos más confiables y utilizados en el país. Submenu Inicio de tema

5 2. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN Y DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES
Concepto Principios de funcionamiento Tiempo de tránsito Medidor ultrasónico Componentes Aparato primario Sección de medición Transductores Trayectorias acústicas Sistema secundario Selección de equipo

6 CONCEPTO El término ultrasonido hace referencia a las ondas sonoras a frecuencias más altas que los que quedan dentro del alcance del oído humano, es decir, a frecuencias superiores a los 18 Khz., aproximadamente, (los humanos escuchamos desde hz a 20 Khz. Las fugas de agua generalmente se encuentran entre hz., el teléfono trabaja en el rango de hz., Las ondas ultrasónicas obedecen a las mismas leyes básicas del movimiento ondulatorio que las ondas sonoras de frecuencia más baja. Submenu Inicio de tema

7 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO
Los medidores de flujo acústico (ultrasónicos) de tiempo de tránsito o travesía, están basados en el principio de que el tiempo de tránsito de una señal acústica a lo largo de una trayectoria conocida es constante y sólo puede ser alterado por la velocidad del fluido en que se desplaza. En este caso la señal sónica es transmitida diagonalmente a través del tubo ( con un área transversal A) por donde circula el agua, la velocidad que lleva el agua afecta el tiempo que la señal emplea para viajar del transmisor al receptor. Mediante esta relación se obtiene la velocidad del líquido V, y utilizando la ecuación de continuidad Q= A x V obtenemos el gasto Q que circula por el conducto. Submenu Inicio de tema

8 TIEMPODE TRÁNSITO Las mediciones de caudal se basan en la determinación de la velocidad media en un conducto trabajando a presión. La diferencia en los tiempos de tránsito de la señal viajando en direcciones opuestas a través del agua puede ser relacionada con la velocidad del flujo. Es decir, a partir del tiempo en tránsito de la señal enviada en ambas direcciones a lo largo de una trayectoria diagonal, se calcula la velocidad promedio de la señal. Posteriormente, conociendo el ángulo de la trayectoria con relación a la dirección del flujo, mediante cálculos se estima la velocidad promedio del flujo. Submenu Inicio de tema

9 MEDIDOR ULTRASÓNICO Los medidores de flujo acústico de tiempo de tránsito o travesía son instrumentos cuyo objetivo es la medición del caudal a través de la cuantificación de la velocidad del flujo. En consecuencia, es un medidor indirecto de caudal, y el principio de operación puede aplicarse tanto en conductos libres como a presión, pero con diferentes accesorios. Sin embargo, los equipos ultrasónicos se aplican principalmente en conductos bajo presión, aunque existen variantes para ser utilizados en flujos a superficie libre y actualmente se investiga la confiabilidad de aplicación en ríos. Submenu Inicio de tema

10 COMPONENTES El equipo consta básicamente de un transmisor, un emisor y receptor (transductores), y de rieles de instalación los cuales van montados en los costados de la tubería normalmente a 180 uno del otro, cables que conectan los transductores con un computador que controla la señal acústica, analiza la información registrada y la transforma en caudales, volúmenes o velocidad del agua. Submenu Inicio de tema

11 Sistema secundario del equipo ultrasónico Polysonics se observa como se deben conectar los accesorios. Submenu Inicio de tema

12 APARATO PRIMARIO se define en el medio como aparato primario al tramo de tubería en donde los transductores están instalados o a una sección existente del conducto en donde los transductores serán instalados. Submenu Inicio de tema

13 SECCIÓN DE MEDICIÓN La sección del conducto en donde el flujo será evaluado, Esta sección está localizada entre los sitios aguas arriba y aguas abajo en donde se localicen los transductores y ésta es usualmente una sección transversal circular, sin embargo, los medidores acústicos de flujo, en teoría pueden ser utilizados en conductos de varias formas. Submenu Inicio de tema

14 instalación temporal Los medidores ultrasónicos como cualquier medidor, requieren de mucho cuidado en su instalación y de datos confiables para generar mediciones precisas. Submenu Inicio de tema

15 TRANSDUCTORES Los transductores transmiten y reciben señales acústicas. Los transductores pueden estar sujetados y / o pegados a la pared de una tubería desde fábrica, o bien en el campo, ya sea en forma permanente o temporal. Existen dos tipos de arreglos para los transductores, el tipo Z, y el V. Submenu Inicio de tema

16 Algunos de los posibles arreglos posibles de instalación de transductores de medidores acústicos de flujo tiempo de tránsito. La colocación de más de dos transductores será necesaria en casos especiales, por ejemplo donde las condiciones de flujo no sean uniformes y no exista otra posición adecuada. Submenu Inicio de tema

17 En general el tipo V es más utilizado en diámetros menores a 10 pulgadas.
En ocasiones la instalación de los transductores sobre la parte superior no proporciona una buena señal, y al probar la colocación sobre la parte lateral ésta mejora. Así existen diferentes posibilidades de colocación, también es válido colocarlos a 45° de la vertical. Sin embargo, si existen bolsas de aire en el conducto, el error será el mismo en cualquier posición que coloques los transductores, aunque la señal indique que sea correcta. Revisa bien las condiciones de flujo y la limpieza de la tubería antes de descartar una posición de los transductores y probar otra. Submenu Inicio de tema

18 Los Transductores pueden estar en contacto con el fluido (húmedos) o pueden estar alojados por fuera del conducto. Submenu Inicio de tema

19 Los Transductores pueden colocarse sin estar en contacto con el agua
Submenu Inicio de tema

20 TRAYECTORIAS ACÚSTICAS
Las secciones de medición sean de trayectoria simple o trayectoria múltiple existen donde la trayectoria acústica debida a una pareja de transductores se presente. Las configuraciones más comunes de trayectorias son del tipo “diametral Submenu Inicio de tema

21 Las diferentes configuraciones de trayectorias en medidores ultrasónicos de tiempo en tránsito, son diametrales y cordales. Generalmente se utilizan las diametrales, sólo en mediciones complejas se utilizan las cordales, que además requieren más , lo equipos más transductores. Submenu Inicio de tema

22 El método de selección del tipo de montaje de los transductores se basa en el tamaño de tubería y características del fluido. para tuberías de 10 pulgadas de diámetro interno, o menores con líquido sin aire, el montaje en V es recomendado. Submenu Inicio de tema

23 El montaje en Z es adecuado en tuberías mayores a 10 pulgadas
Submenu Inicio de tema

24 SISTEMA SECUNDARIO El sistema secundario está formado por la electrónica necesaria para hacer funcionar los transductores, medir el tiempo de tránsito, procesar los datos, mostrar y almacenar los resultados. Submenu Inicio de tema

25 Los procesadores de señal y display del sistema secundario (electrónico) de medidores acústicos de flujo tiempo de tránsito tienen diferentes arreglo, dependiendo de la marca del equipo y qué tan moderno sea. Por ejemplo algunos tienen pantallas tipos computadora en donde se pueden ver muchos datos al mismo tiempo y otros sólo tienen una pantalla pequeña, con un solo paso en ella. Submenu Inicio de tema

26 La mayoría de los medidores tienen varias salidas disponibles, incluyendo salidas analógicas, digitales, y/o alarmas, sea como equipamiento estándar o como opciones de crecimiento. Igualmente, varias salidas pueden ser guardadas o enviadas por telemetría a otro sitio Submenu Inicio de tema

27 SELECCIÓN DE EQUIPO Medidores de Trayectoria sencilla contra los medidores de Multi-trayectorias: Los medidores de trayectoria simple generalmente son una alternativa de bajo costo. Son también menos complejos y permiten una instalación más sencilla Submenu Inicio de tema

28 Los medidores de multi-trayectorias funcionan mejor bajo situaciones de distribución de perfil de velocidades no ideales o variaciones de éste, causadas por las perturbaciones de flujo aguas arriba y aguas abajo. La orientación de la trayectoria varía entre los diferentes medidores; las trayectorias pueden cruzarse o pueden ser paralelas, o funcionar como cuerdas o diametral. La configuración de trayectorias apropiada depende de las restricciones del sitio específico, costos, y la aplicación. Submenu Inicio de tema

29 El montaje de los Transductores, externa contra internos
Los transductores colocados en forma externa, son los más fáciles de instalar y requieren una preparación mínima de las superficies de la tubería. En consecuencia, la instalación es barata comparada con los transductores húmedos, en donde es necesario perforar la pared. Los transductores de montaje externo son los no-intrusivos, ya que no perturban el flujo. Ellos también se quitan fácilmente y se elimina la necesidad de poner fuera de servicio la tubería. Debe notarse que los errores en la estimación del caudal, causada por variaciones y / o cambios en el espesor de la pared de la tubería pueden ser significantes Submenu Inicio de tema

30 Los transductores, que atraviesan la pared de la tubería, son los húmedos o los que están recubiertos por una película de material protector. Este tipo de montaje del transductor puede proporcionar un incremento en la fuerza señal acústica porque la atenuación de la señal que ocurre a través de la pared de la tubería se elimina. Los transductores internos pueden ser montados al ras, protuberante o sin alcanzar todo el espesor de la tubería. Cuando el montaje es de tipo protuberancia o no utilizan todo el espesor de la tubería pueden causar una perturbación de flujo local que puede afectar la exactitud del medidor. Los errores causados por un transductor protuberante o retirado del ras de la tubería requiere de un detallado análisis de la configuración de la instalación. El potencial de que el transductor se vea afectado por los varios contaminantes que conduce el líquido (las algas, minerales, etc.) también puede presentarse. Submenu Inicio de tema

31 3. REQUERIMIENTOS DE INSTALACIÓN FÍSICA
Generalidades Errores del sistema Medición de espesor Distancia del medidor a cambios de dirección Consideraciones de instalación Longitud y ángulo de trayectoria acústica Incrustaciones Entrada de aire Ruidos eléctricos Flujos secundarios

32 GENERALIDADES Como se ha mencionado, cualquier tipo de medidor de flujo necesita de condiciones adecuadas de instalación para poder realizar mediciones confiables. De nada sirven los equipos con alta tecnología si son mal instalados, medirán con errores tan graves como sean los que se cometen al instalar inadecuamente. Algunos sistemas usan transductores montados por fuera de la pared de la tubería, y algunos usan transductores en la pared interna o montaje húmedo de transductores. Igualmente, algunos transductores están montados en un carrete de tubería, y otros son instalados directamente en una sección del conducto. Todo estas opciones tienen sus ventajas y desventajas, que se tratan más adelante. Submenu Inicio de tema

33 ERRORES DEL SISTEMA Las fuentes de error en los medidores acústicos de flujo están principalmente relacionadas con las mediciones de velocidad promedio. La principal fuente de errores se debe a la determinación de la longitud de la trayectoria acústica, L, y el ángulo de la misma. El error en la medición de la velocidad es directamente proporcional a la incertidumbre de estos dos variables, es decir longitud y ángulo. Submenu Inicio de tema

34 Algunos rieles de los equipos están graduados facilitando la colocación de los transductores a la distancia precisa, reduciendo la posibilidad de errores Submenu Inicio de tema

35 MEDICIÓN DE ESPESOR los errores en la medición del área de la sección transversal de la tubería causan un error en el gasto calculado. Este error puede ser resultado de deformaciones o irregularidades causadas por temperatura presión, cargas estructurales, depósitos o incrustaciones en las paredes de la conducción. En una tubería circular, los errores en la estimación del diámetro de la sección de inspección pueden ser reducidos promediando el diámetro, midiendo en varias secciones, aguas arriba, a mitad de la sección de medición, y aguas debajo de la sección de medición Submenu Inicio de tema

36 Otra fuente de error en la determinación de la velocidad son los flujos secundarios, debido a que los cálculos están basados en que el agua fluye en dirección axial solamente. El flujo secundario es causado por disturbios cerca de la sección de medición. Estos disturbios están típicamente causados por válvulas, codos, o transiciones. Problemas de flujo secundario pueden ser evitados con una La selección de la sección de medición es fundamental para tener buenas condiciones de flujo y facilitar que el equipo mida adecuadamente. Se debe colocar el equipo a cierta distancia de los elementos que producen perturbaciones del flujo y alteran el perfil de velocidades. La figura conjuntamente con la tabla 3.1 permiten determinar las distancias mínimas para tener buenos resultados. selección cuidadosa de la zona de medición. Para tuberías pequeñas (diámetros menores de 36”), 10 veces el diámetro de la tubería en tramos rectos de la conducción aguas arriba y 3 a 5 veces el diámetro, aguas abajo de la sección de medición es necesario para tener suficiente confianza en que no se presenten perturbaciones al flujo Submenu Inicio de tema

37 Otra posible fuente de error se presenta en la medición del tiempo de tránsito de la señal acústica y en detectar la señal acústica en presencia de ruido eléctrico. La detección de la señal puede también estar afectada por modificaciones a la señal causadas por cambios en las propiedades acústicas del líquido, el cual puede ser causado por la entrada aire, sólidos suspendidos, y cambios en temperatura y presión. Igualmente, películas de algas o depósitos de minerales pueden reducir la fuerza de la señal. Submenu Inicio de tema

38 DISTANCIAS DEL MEDIDOR A CAMBIOS DE DIRECCIÓN
Tabla 3.1 Codo de 90° X1 X2 20 x Di Dos codos de 90°, en el mismo plano 40 x Di Dos codos de 90° , en diferentes planos 70 x Di 15 x Di Válvula aguas arriba 30 x Di 10 x Di Figura 3.1 Regresar a Tema: “Tipo de Sección” Submenu Inicio de tema

39 CONSIDERACIONES DE INSTALACIÓN
La mayoría de los errores considerados arriba pueden ser eliminados o minimizados siguiendo las guías de instalación del fabricante. Los errores y sus fuentes deben estar referidos en el manual de instalación del medidor de instalación Submenu Inicio de tema

40 LONGITUD Y ÁNGULO DE LA TRAYECTORIA ACÚSTICA
Los cambios en al longitud y ángulo de la trayectoria acústica pueden ser causados por cambios de significativos en presión o temperatura dentro de la tubería, y / o cargas externas en la sección de medición. La sección de medición debe ser examinada minuciosamente para determinar si cualquier de estas condiciones puede presentarse. Además, la longitud y ángulo de la trayectoria acústica deben ser conocidos o medidos con un alto grado de precisión. Submenu Inicio de tema

41 El espesor de la tubería también es una variable que debe ser determinada con precisión para evitar errores significativos, ésta es una de las principales fuentes de error ya que al no poderse realizarse directamente es preciso suponerlos o medirlo con equipos electrónicos. Por ejemplo si se tiene una capa de pintura es necesarrevestimiento debe conocerse su material y espesor para que el equipo lo tome en cuenta. io eliminarla o conocer su espesor, si se tiene un revestimiento debe conocerse su material y espesor para que el equipo lo tome en cuenta. Submenu Inicio de tema

42 INCRUSTACIONES Pero si se tienen inscrustaciones, entonces si se tiene un problema fuerte, ya debería de eliminarse antes de medir, si se quiere reducir el error al mínimo posible. Submenu Inicio de tema

43 En la práctica existen muchos factores que pueden ocasionar el deterioro de la tubería interna y externamente. De hecho en México se presentan muchos problemas de deterioro de tubería, sea por edad, mala operación, corrosividad de suelos y agua, agua dura, etc. Los efectos externos son fáciles de detectar y tomar en cuenta, pero los internos son muy difíciles de conocer a priori. Por ejemplo, un agua con alta dureza puede causar bajo ciertas condiciones, ph > 7 o tandeos por ejemplo, incrustaciones o depósitos importantes de sólidos en las tuberías, que modifican sustancialmente el diámetro interno real de conducción, que los equipos electrónicos no detectan. Por lo tanto es importante tener información acerca de la tubería y el agua que conduce para determinar la factibilidad de que se presenten estos problemas y tratar de estimar su importancia. Submenu Inicio de tema

44 ENTRADA DE AIRE La entrada de aire, sólidos suspendidos, y películas sobre los transductores pueden afectar la precisión o debilitar la señal acústica de operación. Submenu Inicio de tema

45 RUIDOS ELÉCTRICOS Los ruidos eléctricos y acústicos causados por vibración mecánica, otros equipos eléctricos, o la cavitación pueden también alterar la operación normal del equipo de medición. Submenu Inicio de tema

46 FLUJOS SECUNDARIOS Los flujos secundarios o flujos cruzados afectan el funcionamiento y debe evaluarse el diseño del esquema de prueba, modificando el sitio de medición o colocando más sensores. La evaluación del sitio y método de medición debe rehacerse seleccionando un medidor de trayectoria diametral o de cuerdas y decidir si un segundo sensor de trayectoria cruzada es necesario. Submenu Inicio de tema

47 Colocar el equipo en una tubería muy cerca de cambios de dirección produce resultados con errores debido a los flujos secundarios. En estos casos, que no exista otro sitio en donde efectuar la medición, se puede recurrir a la colocación de varios transductores para poder aspirar a tener una medición confiable. Submenu Inicio de tema

48 4. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE INSTALACIÓN
Recomendaciones Velocidad uniforme Tubería limpia Tipo de sección Área de sección Registro de características del sitio Instalación de transductores Configuración del medidor

49 RECOMENDACIONES En teoría el equipo puede ser instalado en cualquier tipo de tubería. En cuanto a su posición en la tubería, la instalación puede efectuarse en forma inclinada o vertical, sin embargo, de preferencia debe instalarse en el eje horizontal de la tubería. Submenu Inicio de tema

50 VELOCIDAD UNIFORME Una revisión completa de las limitaciones del sistema y requisitos de instalación del equipo es necesaria previa a la selección del sitio de medición (Laenen, 1985; Laenen y Curtis, 1989). Un sitio adecuado de medición tiene como características:  Una distribución de velocidades uniforme Submenu Inicio de tema

51 TUBERÍA LIMPIA Si existe recubrimiento, pintura, y se desconoce su espesor y sus características, lo más recomendable es retirarla, ya que producirá un error en la tiempo de tránsito, puede no ser muy grande, pero es un error que se acumulará a otros pequeños errores. Submenu Inicio de tema

52 TIPO DE SECCIÓN ·Deben evitarse zonas con flujos secundarios o un grado alto de turbulencia, ·Se recomienda que la sección de medición sea en un tramo recto, siguiendo las recomendaciones del fabricante, o las mostradas en la figura 3.1 y tabla 3.1. L>20D Submenu Inicio de tema

53 La mayoría de las recomendaciones tienen por objeto reducir el margen de error de la medición.
No olvides que el equipo tiene un cierto límite de confiabilidad, si a ese le incrementas el error debido a las condiciones del flujo, podemos tener errores del orden de 2% máximo, pero si permitimos más errores, la medición deja de ser confiable. Submenu Inicio de tema

54 ÁREA DE SECCIÓN El área de la sección transversal debe ser constante y de forma similar tanto aguas arriba como aguas abajo de la sección de medición. Durante la selección del sitio, obtenga la información de la tubería, como edad, calidad del agua, material, etc. y anote las obstrucciones que pueden bloquear o alterar la señal acústica Submenu Inicio de tema

55 REGISTRO DE CARACTERÍSTICAS DEL SITIO
Una vez seleccionado el sitio óptimo para instalación deben alimentarse los datos de la tubería en que se desea conocer el caudal, ya que de sus características dependerá la ubicación de los transductores. Submenu Inicio de tema

56 INSTALACIÓN DE TRANSDUCTORES
Los transductores pueden instalarse en dos formas, una de ellas llamada en seco sin tener contacto con el agua, y otra en contacto con ella, para el primer caso se instalan sobre la pared exterior del conducto. Los transductores siempre se instalan en forma de par o dos pares. Una vez determinada la distancia entre transductores, que es función principalmente del diámetro de la tubería, limpie la tubería, coloque y fije perfectamente los rieles e instale los transductores, considerando la distancia a que se deberá instalar los transductores y conecte los cables al medidor, no olvidar que a la mayoría de los transductores se les aplica una pasta especial con base en el silicón antes de fijarlos, la pasta de silicón tiene por objeto que queden bien adheridos al tubo. Submenu Inicio de tema

57 CONFIGURACIÓN DEL MEDIDOR
· Ingrese los datos de identificación del sitio de medición, (menú 03) · Ingrese el valor del diámetro exterior OD (menú 10) · Ingrese el valor del diámetro interior ID (menú 12) · Ingrese el material de la tubería (menú 13) · Si existe recubrimiento, ingrese el tipo de material (menú 16) · Ingrese el espesor del recubrimiento (menú 17) · Ingrese el tipo de fluido que circula por la tubería (menú 20) · Ingrese el tipo de transductor (menú 23) Submenu Inicio de tema

58 · Ingrese el método de montaje (menú 24).
· Una vez ingresado este valor, el medidor calcula la distancia apropiada para el montaje de los transductores, Ingrese el tipo de unidades en que se desea sean reportados los resultados (menú 25) · Instale los transductores en la tubería de la manera que se seleccionó, considerando la distancia a que se deberá instalar los transductores y conecte los cables al medidor. · Ingrese el tipo de unidades en que se desea sean reportados los resultados (menú 30) · Seleccione uno de los menús principales (del 00 al 04) para completar el proceso de configuración Submenu Inicio de tema

59 5. PRUEBAS DE PRECISIÓN Y CALIBRACIÓN
Generalidades Calibración Pruebas de precisión en gabinete Exactitud de medidores, tuberías pequeñas Tuberías grandes Ejemplos

60 GENERALIDADES En general, los medidores de flujos acústicos no requieren una calibración en campo cuando el criterio de la instalación sugerido de fabricante se ha cumplido o se ha excedido. Sin embargo, en algunos casos, una instalación atípica condiciona o hace necesaria para obtener un grado de calidad alto puede requerir una calibración. Existen tres métodos para la calibración del medidor de flujo: (1) la calibración del laboratorio, (2) la calibración del campo, y (3) las técnicas analíticas. Para más información sobre las técnicas de la calibración, una referencia buena es la norma ANSI/ASME MFC-5M-1985, del American Institute of Standards National, 1985. Submenu Inicio de tema

61 CALIBRACIÓN En general los equipos ultrasónicos tienen dentro del software incluido diversas pruebas de calibración y diagnóstico sin necesidad de conectarse a tuberías, en caso de existir problemas que no puedan ajustarse con el software deberá enviarse el equipo al fabricante para su mantenimiento y verificación en laboratorio. Submenu Inicio de tema

62 PRUEBA DE PRECISIÓN EN GABINETE
para el medidor polysonics DCT-7088, esta prueba se realiza en el gabinete y se utiliza para ello el bloque de acrílico en forma de “V” que se encuentra en los accesorios El cristal de prueba es usado para simular una tubería llena con velocidad de cero. Esta herramienta es útil para verificar que los transductores y el medidor están trabajando adecuadamente. Es importante mencionar que esta prueba no es de calibración del medidor, sino únicamente para verificar el correcto funcionamiento del sistema. Submenu Inicio de tema

63 a) Ponga una capa de pasta en ambos lados del cristal.
Para usar el cristal de prueba DCT se debe seguir el siguiente procedimiento: a)  Ponga una capa de pasta en ambos lados del cristal. b)  Ensamble los transductores sobre el cristal. Importante : Verifique que se han ensamblado correctamente el cristal y los transductores. Las burbujas de aire deben ser desalojadas entre el contacto entre ambos materiales. c)  Conecte los cables a los transductores. d)  Ingrese los parámetros mostrados en la tabla e) Seleccione el menú 01. El medidor debe ahora estar midiendo una velocidad menor a 0.05 ft/s (0.015 m/s) basados en la simulación con los parámetros establecidos. Debe tener también una señal mayor al 90% con un flujo de aproximadamente 0.05 GPM. Menú (M) Valor M 10= Diámetro exterior de tubería 1.5” (38.1 mm) M11= Espesor de tubería 0.01” (0.254 mm) M13 = Material de tubería Acero al carbón (carbon steel) M 20= Tipo de fluido Agua (water) M 24= Método de montaje V M 16= Material de cubierta (recubrimiento) Ninguno (none) M30= Unidades Galones (gallons) M30= Unidades por Minuto (min) M34= Límite inferior de medición 1 GMP M35= Señal mínima para corte 10% Submenu Inicio de tema

64 EXACTITUD DE MEDIDORES TUBERÍAS PEQUEÑAS
La exactitud media de los equipos es del orden de  0.5 % a 1.0 % para velocidades pequeñas (0.3 m/s), y de 2 a 3 % para velocidades mayores de 0.3 m/s.   Por otra parte algunos fabricantes presentan curvas de % error contra velocidad del flujo, para diámetros de tubería, entre 1 y 6 pulgadas (25.4 a 154 mm). Submenu Inicio de tema

65 TUBERÍAS GRANDES 254 mm a 1000 mm
Submenu Inicio de tema

66 EJEMPLOS Por ejemplo, para una tubería de 4 pulgadas, (100 mm) y un flujo con velocidad de 5 m/s, el error es de 0.56 % en la estimación del caudal, y para un tubo de 3 pulgadas (750 mm) y una velocidad de flujo de 1 m/s, el error es de 2.5 %. Adicionalmente si existen incertidumbres en los valores de datos de tuberías sugiere añadir un 1 % de error a las estimaciones anteriores. En general las velocidades mínimas que pueden registrar estos equipos son del orden m/s y las máximas de hasta 18 m/s, en ambos sentidos. Submenu Inicio de tema

67 6. REGISTRO E INTERPRETACIÓN DE LECTURAS Y PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN
Generalidades Almacenamiento Proceso de almacenamiento Configuración Display de diagnóstico Cómo utilizar el programa POLYlink Transferencia de achivos

68 GENERALIDADES En estos equipos el registro de datos es controlado a través de un aditamento de los equipos llamado “data logger”. En general, la pantalla despliega los caudales instantáneos directamente, y existen muchos equipos en donde el caudal puede ser acumulado durante el tiempo en que el equipo opere sobre la línea. Por ejemplo, existen equipos como el medidor polysonics DCT-7088; en donde el menú para grabar (DATA LOG MENUS). En este caso el menú 80 es utilizado para programar el data logger. El data logger permite la opción para grabar continuamente datos de flujo en intervalos de periodos de tiempo relativamente largos. Es posible grabar 65,000 datos en la memoria del instrumento. Por ejemplo, si se programara el aparato para grabar información cada 60 segundos, el medidor podría grabar datos por un periodo de 44 días ininterrumpidos. El data logger puede ser iniciado o apagado manualmente o puede ser programado automáticamente. Submenu Inicio de tema

69 ALMACENAMIENTO La información recabada se almacena en un archivo cuyo nombre está dado automáticamente con la fecha de registro, de tal manera que no existirán archivos con el mismo nombre. Estos archivos pueden borrarse en el data logger o transferirse mediante código ASCII a una computadora utilizando el programa POLYlink. El menú 80 tiene los siguientes comandos: Start (or stop) Auto Interval View Submenu Inicio de tema

70 PROCESO DE ALMACENAMIENTO
El comando start or stop provee el control de inicio y fin de grabado. Para utilizar el data logger manualmente se debe escoger start. Para detenerlo manualmente se va al menú 80 y selecciones stop. Se despliega el siguiente mensaje: stop log ? are you sure ? (5=yes) si está seguro oprime el número 5= yes Presione la tecla 5 Submenu Inicio de tema

71 Seleccione el menú 80 Seleccione auto
Aparece un display en donde se muestra el día y hora de inicio y final de registro. Presione “enter”. Aparece en la pantalla la opción de programar el día, hora, minuto y segundo de inicio de grabado. Para cambiar cada uno de los parámetros requeridos hágalo directamente mediante el teclado moviéndose con las flechas y presione enter después de cambiar cada uno. Submenu Inicio de tema

72 CONFIGURACIÓN Una vez que la nueva programación ha sido instalada, la nueva configuración iniciará y detendrá el registro con forme lo programado. El data logger se detendrá automáticamente a la fecha y hora señaladas, si es necesario, también puede detenerse manualmente seleccionando stop en el menú 80. Para programar el intervalo de muestreo, seleccione el menú 81 o seleccione interval en el menú 80. Este intervalo debe estar en segundos con un mínimo de 1 segundo. Submenu Inicio de tema

73 DISPLAY DE DIAGNÓSTICO
Para asegurarse de que se está realizando mediciones confiables, es necesario revisar la fuerza con que la señal acústica está siendo recibida en el aparato. En el menú 90 se muestra la fuerza de la señal en porcentaje (signalstr = %) y margen (margin =%). El margen (margin) es un indicador de la calidad de la señal y signalstr de la fuerza de ella, la señal. Para que se considere una buena medición, el margin deberá tener por lo menos 5% y la signalstr por lo menos 3% bajo condiciones aceptables de medición. Submenu Inicio de tema

74 CÓMO UTILIZAR EL PROGRAMA POLYlink
El programa POLYlink es utilizado para los siguientes fines   Monitoreo y configuración Transferencia de archivos y borrado Cargado de software Análisis gráfico de la señal Una vez instalado el programa en la computadora, se verificará la correcta conexión entre el data logger y la computadora. Si existe problema en la conexión será necesario consultar el manual del usuario del medidor. Submenu Inicio de tema

75 TRANSFERENCIA DE ARCHIVOS
Para transferir el archivo seleccionado se deberá seguir la siguiente metodología. 1.  De la pantalla del data logger, utilice las flechas para seleccionar el archivo a transferir. 2.  Seleccione transferir. 3.  Seleccione el nuevo nombre del archivo. 4.  Ingrese el nuevo nombre con la extensión .txt y seleccione enter. 5.   La transferencia está siendo aplicada. 6. Una vez transferido el archivo, es posible trabajarlo en cualquier hoja de cálculo, y en ambiente windows en Excel. Submenu Inicio de tema

76 7. MANTENIMIENTO BÁSICO Los medidores acústicos son sistemas electrónicos avanzados que requieren el mantenimiento especializado. Se necesita que los técnicos especializados sean quienes operen el equipo. Un técnico electrónico y equipo de prueba apropiado es necesario para reparar el equipo. De igual manera, deben diseñarse los montajes del transductor para permitir el acceso al transductor y limpiarlo, alinearlo. Por su parte algunos problemas pueden resolverse con el software de diagnóstico que casi todos los equipos tienen incluido. Especial cuidado debe ponerse en la limpieza del equipo, es decir de limpiar perfectamente los transductores antes y después de utilizarse, los rieles y en general todos los aditamentos también deben ser sujetos a limpieza general una vez que se utilicen y antes de ser guardados.

77 8. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Como todo instrumento de medición los equipos ultrasónicos de tecnología tiempo en tránsito tienen Ventajas y Desventajas Respecto de otros equipos de medición de caudal

78 VENTAJAS Fácil de transportarse Instalación rápida y sencilla
Se instala en cualquier tipo de tubería Alta precisión: Estos equipos pueden alcanzar una precisión muy buena en las mediciones, y puede ser alcanzada independientemente del perfil de velocidad, magnitud del flujo, y temperatura del fluido, una precisión del 0.5 al 4 %. Bidireccional: la capacidad de estos equipos de medir el flujo en ambas direcciones, debe destacarse. No-intrusivo: no es necesario que los transductores estén en contacto con el flujo, lo cual facilita los trabajos de campo y las acciones de verificación. Calibraciones: La calibración de campo generalmente no es necesaria Costo: El costo del equipo es casi independiente de tamaño del conducto donde se instale. Facilidades: El equipo no utiliza partes movibles y es muy fácil de utilizar. Submenu Inicio de tema

79 DESVENTAJAS Costo inicial relativamente alto.
Requiere técnicos electrónicos para la solución de problemas y servicio. Deber ser programado para cada tubería, material, diámetro, y espesor de pared. La inclusión de aire o sedimento en suspensión afecta la fuerza de la señal acústica. Su funcionamiento correcto depende en gran parte del contenido uniforme de sólidos en suspensión en el agua. Existe poca documentación sobre su aplicación. Los sólidos en suspensión pueden afectar la exactitud Submenu Inicio de tema

80 9. PROVEEDORES

81 “Paquete Autodidáctico para Medición del Agua (primera etapa)”
10. OTROS VOLUMENES DE LA SERIE “Paquete Autodidáctico para Medición del Agua (primera etapa)” SERIE AUTODIDÁCTICA DE MEDICIÓN DEL AGUA SERIE AUTODIDÁCTICA DE MEDICIÓN DEL AGUA SERIE AUTODIDÁCTICA DE MEDICIÓN DEL AGUA SERIE AUTODIDÁCTICA DE MEDICIÓN DEL AGUA AFORADOR DE GARGANTA LARGA MÉTODOS Y SISTEMAS DE MEDICIÓN DE MEDIDOR ULTRASÓNICO TIEMPO EN TRÁNSITO PLACA ORIFICIO GASTO SECRETARÍA DEL MEDIO AMBIENTE RECURSOS NATURALES Y PESCA SECRETARÍA DEL MEDIO AMBIENTE RECURSOS NATURALES Y PESCA Comisión Nacional del Agua Comisión Nacional del Agua SECRETARÍA DEL MEDIO AMBIENTE RECURSOS NATURALES Y PESCA SECRETARÍA DEL MEDIO AMBIENTE RECURSOS NATURALES Y PESCA Instituto Mexicano de Tecnología del Agua Instituto Mexicano de Tecnología del Agua Comisión Nacional del Agua Comisión Nacional del Agua Instituto Mexicano de Tecnología del Agua Instituto Mexicano de Tecnología del Agua SERIE AUTODIDÁCTICA DE MEDICIÓN DEL AGUA SERIE AUTODIDÁCTICA DE MEDICIÓN DEL AGUA SERIE AUTODIDÁCTICA DE MEDICIÓN DEL AGUA SERIE AUTODIDÁCTICA DE MEDICIÓN DEL AGUA MEDIDOR ELECTROMAGNÉTICO MEDIDOR ULTRASÓNICO DE EFECTO DOPPLER PARA TUBERÍAS MEDIDOR ULTRASÓNICO DE EFECTO DOPPLER PARA CANALES TUBO PITOT EDITOR: Ochoa A. L. AUTOR: Ruiz A. A. SECRETARÍA DEL MEDIO AMBIENTE RECURSOS NATURALES Y PESCA SECRETARÍA DEL MEDIO AMBIENTE RECURSOS NATURALES Y PESCA REVISOR: Juárez N. R. SECRETARÍA DEL MEDIO AMBIENTE RECURSOS NATURALES Y PESCA Comisión Nacional del Agua SECRETARÍA DEL MEDIO AMBIENTE RECURSOS NATURALES Y PESCA Comisión Nacional del Agua Comisión Nacional del Agua Comisión Nacional del Agua Instituto Mexicano de Tecnología del Agua Instituto Mexicano de Tecnología del Agua Instituto Mexicano de Tecnología del Agua Instituto Mexicano de Tecnología del Agua

82 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
GENERALES Desarrollar y editar una serie de documentos autodidácticos sobre métodos y equipos de medición de caudal en conducciones presurizadas y a superficie libre (primera parte), para que el personal de la CNA que realiza visitas de verificación, conozca el funcionamiento y pueda manejar los diversos aparatos que se disponen para estos trabajos. PARTICULARES Elaborar ocho paquetes autodidácticos que contienen cada uno de ellos un documento escrito y un disco compacto para computadora. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Editar 500 ejemplares de cada uno de los siguientes ocho temas: 1) Métodos y sistemas de medición de gasto, 2) Efecto Doppler a superficie libre, 3) Aforadores de garganta larga, 4) efecto Doppler a presión, 5) Pitometría, 6) Placas orificio, 7) Ultrasónicos (tiempo en tránsito), y 8) Electromagnéticos Submenu Inicio de tema

83 ALCANCES Los paquetes autodidácticos están dirigidos a técnicos involucrados en actividades de medición de caudal de agua en flujo a superficie libre y presurizado, específicamente los que se aplican a infraestructura hidráulica, de uso agrícola, urbano e industrial. BENEFICIOS Los paquetes autodidácticos podrán ser utilizados por la CNA, como una herramienta de capacitación efectiva, oportuna, económica y adecuada a las diferentes capacidades de las personas, específicamente por el personal técnico que realiza visitas de verificación a usuarios del agua nacional Submenu Inicio de tema

84 CONTENIDO DEL TEMA SISTEMAS DE MEDICIÓN DE GASTO
1. ¿PARA QUIÉN Y POR QUÉ? Y EVALÚA SI SABES 2. PRINCIPIOS DE HIDRÁULICA 3. FUNDAMENTOS MEDICIÓN 4. MEDIDORES 5. INSPECCIÓN A CONCESIONARIOS DE AGUA NACIONAL APÉNDICES: A. Normatividad B. Unidades de Medida AUTOEVALUACIONES Submenu Inicio de tema

85 CONTENIDO DE LOS TEMAS EQUIPOS MEDIDORES
1. ¿PARA QUIÉN Y POR QUÉ? Y EVALÚA SI SABES 2. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN Y DESCRIPCION DE COMPONENTES 3. REQUERIMIENTOS DE INSTALACION FISICA 4. ESPECIFICACIONES TECNICAS DE INSTALACION 5. PRUEBAS DE PRECISION Y CALIBRACION 6. REGISTRO E INTERPRETACION DE LECTURAS Y PROCESAMIENTO DE INFORMACION 7. MANTENIMIENTO BASICO 8. VENTAJAS Y DESVENTAJAS 9. LISTADO DE PRINCIPALES PROVEEDORES AUTOEVALUACIONES Submenu Inicio de tema