“EXTENSIÓN DE LA METODOLOGÍA DE DISEÑO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE CON...

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XII Simposio Iberoamericano sobre planificación de sistemas de abastecimiento y drenaje “AFORO CON MEDIDOR ULTRASÓNICO, A LO LARGO DE TUBERÍA RECTA, DESPUÉS DE TURBULENCIAS OCASIONADAS POR VÁLVULA Y DOS CODOS” Elizabeth Pauline Carreño Alvarado (1), Edmundo Pedroza González (2), Rafael Pérez García (3), Joaquín Izquierdo Sebastián (4) (1) FluIng-IMM Universitat Politècnica de València. Camino de la Vera s/n Edif 5C, 46022 Valencia, España. Tf. (+34) 96 387 7007 ext 86112, [email protected] (2) Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Paseo Cuahunáhuac 8532, Colonia Progreso C. P. 62550, Jiutepec, Morelos, México. +7773293677, [email protected] (3) FluIng-IMM Universitat Politècnica de València. Camino de la Vera s/n Edif 5C, 46022 Valencia, España. Tf. (+34) 96 387 7007 ext 86107, [email protected] (4) FluIng-IMM Universitat Politècnica de València. Camino de la Vera s/n Edif 5C, 46022 Valencia, España. Tf. (+34) 96 387 7007 ext 8610,2 [email protected] RESUMEN Quienes fabrican medidores ultrasónicos recomiendan medir en tramo recto; considerando longitud mínima antes y después del medidor, para obtener errores menores o iguales al 2%, comúnmente recomiendan 10 y 5 diámetros, aguas arriba y abajo, respectivamente, esto sugiere mejor medición a mayor tramo recto. Usando un medidor ultrasónico, se tomaron lecturas en tramo recto de tuberías, con diámetros representativos comparándolas, con lecturas tomadas en un vertedor para probar el fenómeno. Como resultado, se observó alta dispersión de los datos experimentales, por lo que se consideran únicamente tendencias generales, con una representativa de 5% de error. Palabras claves: hidrometría ultrasónica, tuberías, errores. ABSTRACT Manufacturers of ultrasonic meters recommend measuring in straight pipe sections; considering some minimum lengths before and after the meter, to obtain errors less than or equal to 2%, they commonly recommend 10 to 5 diameters upstream and downstream, respectively, suggesting that the greater the straight length, the better the measurement. Using an ultrasonic meter, readings were taken in diameter- representative pipes, and comparisons with readings taken in a chute, to test the phenomenon were performed. As high dispersion with the experimental data was observed, we consider only general trends with error lower than 5%. Key words: ultrasonic hydrometer, pipes, errors. SOBRE EL AUTOR PRINCIPAL Elizabeth Pauline Carreño Alvarado, actualmente es estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Hidráulica y del Medio Ambiente de la Universitat Politècnica de València, es miembro del grupo de investigación FluIng-IMM. Es Ingeniera Civil; de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (Morelia-México), Maestría en Hidráulica de la Universidad Nacional Autónoma de México (Distrito Federal-México) y Master en Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente por parte de la Universitat Politècnica de València. Tiene varios años de experiencia trabajando en proyectos diversos, técnicos y sociales relacionados con el agua (México). Ha impartido varios cursos de grado y dirigido dos tesis de grado, su experiencia en investigación radica principalmente en trabajo de laboratorio. Ha participado en variados congresos a nivel nacional e internacional. Actualmente sus líneas de investigación se centran en flujo en tuberías, hidrometría, los dispositivos para mejorar la medición, así como el análisis y modelación de los datos.

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“EXTENSIÓN DE LA METODOLOGÍA DE DISEÑO DE REDES DEDISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE CON PROGRAMACIÓN LINEALENTERA PARA REDES CON CIRCUITOS”

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  • XII Simposio Iberoamericano sobre planificacin de sistemas de abastecimiento y drenaje

    AFORO CON MEDIDOR ULTRASNICO, A LO LARGO DE TUBERARECTA, DESPUS DE TURBULENCIAS OCASIONADAS POR VLVULA

    Y DOS CODOS

    Elizabeth Pauline Carreo Alvarado (1), Edmundo Pedroza Gonzlez (2), Rafael Prez Garca(3), Joaqun Izquierdo Sebastin (4)

    (1) FluIng-IMM Universitat Politcnica de Valncia. Camino de la Vera s/n Edif 5C, 46022 Valencia,Espaa. Tf. (+34) 96 387 7007 ext 86112, [email protected](2) Instituto Mexicano de Tecnologa del Agua. Paseo Cuahunhuac 8532, Colonia Progreso C. P.62550, Jiutepec, Morelos, Mxico. +7773293677, [email protected](3) FluIng-IMM Universitat Politcnica de Valncia. Camino de la Vera s/n Edif 5C, 46022 Valencia,Espaa. Tf. (+34) 96 387 7007 ext 86107, [email protected](4) FluIng-IMM Universitat Politcnica de Valncia. Camino de la Vera s/n Edif 5C, 46022 Valencia,Espaa. Tf. (+34) 96 387 7007 ext 8610,2 [email protected]

    RESUMEN

    Quienes fabrican medidores ultrasnicos recomiendan medir en tramo recto; considerando longitud mnimaantes y despus del medidor, para obtener errores menores o iguales al 2%, comnmente recomiendan 10 y 5dimetros, aguas arriba y abajo, respectivamente, esto sugiere mejor medicin a mayor tramo recto. Usandoun medidor ultrasnico, se tomaron lecturas en tramo recto de tuberas, con dimetros representativoscomparndolas, con lecturas tomadas en un vertedor para probar el fenmeno. Como resultado, se observalta dispersin de los datos experimentales, por lo que se consideran nicamente tendencias generales, conuna representativa de 5% de error.

    Palabras claves: hidrometra ultrasnica, tuberas, errores.

    ABSTRACT

    Manufacturers of ultrasonic meters recommend measuring in straight pipe sections; considering someminimum lengths before and after the meter, to obtain errors less than or equal to 2%, they commonlyrecommend 10 to 5 diameters upstream and downstream, respectively, suggesting that the greater the straightlength, the better the measurement. Using an ultrasonic meter, readings were taken in diameter-representative pipes, and comparisons with readings taken in a chute, to test the phenomenon wereperformed. As high dispersion with the experimental data was observed, we consider only general trendswith error lower than 5%.Key words: ultrasonic hydrometer, pipes, errors.

    SOBRE EL AUTOR PRINCIPAL

    Elizabeth Pauline Carreo Alvarado, actualmente es estudiante de doctorado en el Departamento deIngeniera Hidrulica y del Medio Ambiente de la Universitat Politcnica de Valncia, es miembro del grupode investigacin FluIng-IMM. Es Ingeniera Civil; de la Universidad Michoacana de San Nicols de Hidalgo(Morelia-Mxico), Maestra en Hidrulica de la Universidad Nacional Autnoma de Mxico (DistritoFederal-Mxico) y Master en Ingeniera Hidrulica y Medio Ambiente por parte de la Universitat Politcnicade Valncia. Tiene varios aos de experiencia trabajando en proyectos diversos, tcnicos y socialesrelacionados con el agua (Mxico). Ha impartido varios cursos de grado y dirigido dos tesis de grado, suexperiencia en investigacin radica principalmente en trabajo de laboratorio. Ha participado en variadoscongresos a nivel nacional e internacional. Actualmente sus lneas de investigacin se centran en flujo entuberas, hidrometra, los dispositivos para mejorar la medicin, as como el anlisis y modelacin de losdatos.

  • INTRODUCCINEn esta poca, la importancia de la cantidad de aguaque se suministra ha tomado gran magnitud, porende, la correcta medicin de la misma tambin, yaque en nuestro pas la ley de aguas nacionales nocobra por el derecho de la misma, sino por lacapacidad que tiene el organismo para llevarla allugar de destino, este concepto abarca los costos deinfraestructura, personal y mantenimiento. Aquradica la vital importancia de que la medicin delagua que le es entregada a cada usuario sea correcta,poniendo especial cuidado en cmo se lleva a caboadems de que es un recurso que debe ser cuidadoy al mismo tiempo valorado. Estos conceptos dealguna manera se encuentran ligados.

    Actualmente existen diversos aparatos que permitenllevar a cabo la medicin del flujo en tuberas, (TuboVenturi, Turbina, Electromagnet, Ultrasonic.(Doppler), Ultrasonic. Time-of-travel) cada unodepende de las condiciones de colocacin de latubera y en general, que en la tubera se cumpla conun flujo a presin y por ende con un gasto constante,sin embargo cada fabricante propone de acuerdo a sudispositivo, procedimientos de colocacin,distancias mnimas requeridas, tramo recto,recomendaciones especiales, etc. Pero es importantehacer notar, que estas son solo recomendaciones delproveedor.

    La tecnologa avanza y con ello tambin eldesarrollo de medidores de flujo cada vez mscapaces, que permiten llevar a cabo la medicin deun flujo con registros de tiempo, peridicos, en sitioscomplicados, etc.

    A pesar del avance de la tecnologa, un problema enla exactitud de la medicin, radica en variosfactores, uno de ellos de vital importancia es el costodel medidor ya que los medidores ms precisos sonms costosos, hablando de forma general se incluyenfactores como que la tubera trabaje a tubo lleno,ligado con el hecho de que se requiere de unavelocidad constante para que la ecuacin decontinuidad d datos aceptables, es decir un perfil develocidad regular, que represente la velocidadmedia, midiendo lejos de turbulencias que lodistorsionen, el tipo de fluido que circula por latubera, si contiene partculas, su densidad etc., Conestas caractersticas de colocacin, algunosmedidores proporcionan una exactitud del 1% a 5 %, donde la norma ISO, toma como aceptable esterango.

    ANTECEDENTES

    Existe una gran variedad de medidores de cada tipo,el medidor utilizado para llevar a cabo lasmediciones, es un Medidor Ultrasnico modelo2PT868, el cual tiene la caracterstica de que lasmediciones deben ser en lquidos limpios y viscosos.

    El medidor cuenta con dos transductores o sensoreslos cuales son montados en un riel, el cual tiene lafuncin de dar estabilizacin a los sensores, comotambin poder fijarlos a la tubera. Con el riel y lossensores es posible tener un mejor manejo de ladistancia entre sensores y una estabilizacin de losmismos. La distancia es un factor necesario para queel medidor nos proporcione valores, sta depende decaractersticas como el tipo de tubera, su espesor, elfluido que transporta, la temperatura del fluido, sudensidad etc.

    Fotografa 1. Transductores o sensores delmedidor ultrasnico y riel, montados en la

    tubera.

    Estudios anteriores han mostrado erroresaproximados, de 8% (Sierra Martnez., 2007), obien con rangos como los mostrados en la tabla 1,dichos errores se presentan en configuracionescomplejas de tubera como las presentadas a lasalida de pozos de riego, despus de revisar lainformacin compilada, surge entonces una nuevaincertidumbre de la cual ya se haba cuestionadoanteriormente, cmo ser la medicin si existesuficiente tramo recto para que se estabilice elflujo?, por dicha cuestin se decidi construir unmodelo fsico donde hacer mediciones en tuberarecta y probar la hiptesis surgida, mejora lamedicin en tubera recta, con longitud suficientepara que se establezca el flujo?.

  • Tabla 1. Errores en tramo recto conmedidor de turbina.

    Mximo Mnimo Promedio

    10 -7.13 -0.76 -3.59

    2 -12.62 -4.75 -7.37

    0 -15.18 7.25 0.49

    Dimetrosaguas arriba

    Error

    Fuente: Carreo Alvarado, 2008

    PLANTEAMIENTO TERICO CIENTFICO

    En Mxico la medicin es un asunto que se hadejado a la deriva, sin embargo, sta, est sustentadapor la Constitucin Poltica de los Estados UnidosMexicanos y la Ley de Aguas Nacionales, que enresumen indican el cobro del agua y el cuidado en sumedicin y distribucin.

    He aqu que la problemtica de la medicin inicia, alllevar a cabo la construccin de las instalaciones dedotacin/distribucin de agua, donde comnmenteexiste una restriccin de espacio, por lo que no haysuficiente tramo recto aguas arriba y aguas abajo delmedidor, como los fabricantes de medidoresrecomiendan para un funcionamiento adecuado yresultados satisfactorios, lo cual, al no ser cumplidoafecta la medicin de dicho instrumento, ya que alno haber espacio, existe turbulencia y un perfil develocidad irregular, que puede conllevar algunasburbujas de aire generadas o bien transportadas pordicha turbulencia, a pesar de que la lnea trabaje apresin, con todo lo desfavorable mencionado laecuacin de continuidad no dara valores constantesy vlidos, en su totalidad aunado a esto, en lamayora de los casos no se cuenta con el personalcapacitado que tome las mediciones correctamente.

    Fotografa 2. Tpico caso de restriccin deespacio para colocacin de medidor.

    Un ejemplo adecuado para visualizar nuestroplanteamiento, sera, la construccin de un pozo deextraccin de agua para riego, donde no se dispongade espacio suficiente para la colocacin de tramo

    recto como es recomendado por el fabricante de losmedidores y por ende se construya con unaconfiguracin complicada, llena de cambios dedireccin que generaran turbulencias, si aunado aesto, el encargado de tomar las mediciones, no tienesuficiente conocimiento de los fenmenos deperdida puntual por turbulencia en piezas y cambiosde direccin, no llevara a cabo la medicin deforma adecuada, as tendramos un panoramadesfavorable para nuestra compilacin de valores demedicin validos, ahora, imaginemos el mismopozo de extraccin pero con la posibilidad de tirar lalnea tubera en un costado del sembrado, donde haysuficiente longitud de tramo recto para que seestablezca el flujo y se pueda llevara a cabo lamedicin puntual en un sitio sin problemas delprimer caso, dejando nicamente el posible errorhumano que tambin podra ser mitigado concapacitacin, reduciendo la problemtica a unainversin econmica en la instalacin de la lnea detubera y capacitacin de personal, en lugar deinvertir en un medidor ms costoso que deber lidiarcon las mismas desventajas que uno no tan costoso,quitando as la variable del medidor. As surge lahiptesis de la posibilidad de la mejora en lamedicin, en funcin de la configuracin de la lnea,como un beneficio a largo plazo, aplicable a losdistritos de riego.

    DISEO EXPERIMENTALLas instalaciones en las que se construy el modelo,sitio en el que se llevaron a cabo las mediciones, sonlas del Laboratorio de Hidrulica David HernndezHuramo de la Universidad Michoacana de SanNicols de Hidalgo, ya que dicho laboratoriocontaba con lo necesario para realizar las pruebasexperimentales.

    Para establecer la metodologa de experimentacin,se tuvieron que hacer algunas consideraciones, yaque, el medidor a utilizar es un medidor ultrasnicoque permite medicin del flujo sin afectar laconfiguracin de la tubera al ser colocado por laparte exterior de sta, adems de ello, permite sudesplazamiento para llevar a cabo la medicin encualquier punto lo cual nos permitir evaluar cmose desarrolla es decir se desempea la medicinconforme se aumenta o disminuye la cantidad detramo recto aguas arriba y aguas abajo del punto demedicin, adems de si hay suficiente longitud detramo recto para que se establezca el flujo, as conesto obtener un perfil de velocidad regular.

  • El medidor ultrasnico es un modelo 2PT868, parael cual se debe considerar lo siguiente:

    Dimetro de la tubera Espesor de la Tipo de Lquido Viscosidad del fluido Temperatura del Fluido

    Con estos datos, se programa el medidor, que para loingresado, dar la distancia requerida entre lossensores para llevar a cabo la medicin.Se requera elegir un dimetro de tubera, por lo quedespus de meditarlo se opt por que se usarn dosdimetros representativos que comnmente secolocan en los pozos de riego, eligiendo dimetrosde 8 y de 12 pulgadas, stos nos permitirncomparar el comportamiento ante un dimetropequeo y un dimetro grande, peronicamente uno con respecto del otro, la distancia detramo recto elegida es de 100 dimetros de longitud,distancia que asegura suficiente tramo recto aguasarriba y aguas abajo del punto de medicin, cadatubera fue marcada con lneas, con una separacinentre ellas de un dimetro de distancia, ests marcasse enumeraron de forma ascendente y as se llevaraa cabo una medicin puntual del flujo en cada unade las marcas, as al desplazar el medidor, habr unadistancia aguas arriba y aguas abajo que se ircomplementando, al inicio poca distancia aguasarriba y mucha distancia aguas abajo, distancia quellegar a ser igual a la mitad y al final muchadistancia aguas arriba y poca aguas abajo delrecorrido (citando ejemplos 20-80 dimetros, 50-50dimetros, 65-35 dimetros) al llegar a la marca de100 dimetros habr terminado el recorrido, una vezterminado el recorrido, se concluye el experimento,es decir para un experimento completo, se tendrn100 pruebas de medicin.Se requera fijar un gasto para llevar a cabo laspruebas de medicin, se decidi que un gasto no erasuficiente, ya que el objetivo de la experimentacinera determinar el comportamiento del error en lamedicin, del medidor ante diferentes gastos por loque se opt por trabajar con tres gastosrepresentativos, stos, en funcin de la capacidad delas bombas del laboratorio, para determinarlos, semidi el gasto mximo y el gasto mnimo generadopor las bombas y con esa informacin se

    determinaron los valores de los gastos, con los quese trabaj.Para poder determinar valores, que nos indicasen sihaba error en la medicin, se requera comparar losvalores de las mediciones obtenidos por el medidorultrasnico, con los valores de las medicionesobtenidos por otro dispositivo de medicin, demanera que fuese posible calcular el error en dichamedicin, as que, como comparativa se tomaranlecturas para un vertedor de pared delgada que seencuentra en la parte final de las rejillas de desage,del complejo de canales del laboratorio, lecturas quese tomaran de forma paralela a las tomadas por elmedidor ultrasnico, el vertedor tiene vlvula dedesfogue, siendo el sitio donde desaguar nuestromodelo fsico de laboratorio.El vertedor est calibrado y su frmula ajustada dela forma (ecuacin 1):

    478.1054.1 hQv (1)Donde:

    Qv = es el gasto del Vertedor Rectangular.h = altura de el tirante, tomada directamente delLimnmetro.

    MODELO FSICOPara llevar a cabo las pruebas, se armaron dosmodelos fsicos, ambos en la misma instalacin, conla misma toma de alimentacin, por lo que se debeentender que primero se arm uno, se llev a cabo laprueba y posteriormente se arm el otro, ambosmodelos tuvieron la misma configuracin, ya queeran las lneas de tubera donde slo diferirn en eldimetro. El modelo, consiste a modo dedescripcin, en la alimentacin, una vlvula decontrol, una reduccin bridada (sta en el caso deldimetro de 12 pulgadas) dos codos de 45 bridados,que fungirn cmo provocadores de turbulenciadebido al cambio de direccin, tubera recta con 100dimetros de longitud, un cuello de ganso que harque la tubera funcione a tubo lleno y un tanqueamortiguador para mitigar la fuerza con la que saleel agua de la tubera que la direccionar a los canalespara la medicin del gasto en el vertedor.

  • Figura 1. Diseo general del modelofsico.

    Esta configuracin, nos permiti tener la longitudnecesaria para llevar a cabo las mediciones en tramorecto, con la influencia de turbulencia ocasionadalocalmente por los codos al inicio y al final de lalnea, en el caso de la lnea de 12 en los dimetroscero y cien se tienen codos instalados, lo que generaturbulencia puntual, en el caso de la tubera de 8 alinicio y al final, se cuenta con una distanciaadicional, lo que asegura tubera recta para lasmarcas en los dimetros 0 y 100 (inicio final) estonos sirvi para observar las diferencias de error quese tenan entre medir en turbulencias, medida en laentrada y salida de la lnea de conduccin y mediren tramo recto es decir en distancia disponible en latubera de 8 pulgadas, mencionada

    Fotografa 3. Configuracin al inicio y tramorecto de tubera.

    Fotografa 4. Configuracin al trmino deltramo recto de tubera y tanque

    amortiguador.

    Fotografa 5. Vista de la lnea de tubera paraexperimentos

  • LOS EXPERIMENTOS

    El diseo de los experimentos para la toma delecturas, fue un poco complejo, ya que estbamoshablando de una serie de pruebas con caractersticasdistintas, inicialmente se proponan 6 experimentospor dimetro, sin embargo, ste nmero se ajust alllevar a cabo el primer experimento, ya que seconcluy que se podan hacer simplificaciones, paradecidir cmo se llevara a cabo la experimentacin,se elabor un diagrama de flujo para el experimento,su ciclo completo que incluye la medicin en cadamarca denominada prueba o prueba de medicin,ste diagrama de flujo simplific la visualizacin yasimilacin del proceso del experimento.

    Tabla 2. Pruebas por dimetro,estimacin inicial.

    Gasto (l/s) Experimento Gasto (l/s) Experimento12 1, 2 19 7, 832 3, 4 22 9, 1037 5, 6 23 11, 12

    Dimetro 12" Dimetro 8"

    Un experimento contiene 100 pruebas de medicin;una prueba de medicin en una marca consista, enla toma de 10 lecturas con el medidor ultrasnico yde forma paralela 10 lecturas, con el vertedor depared delgada de manera que se tena materialsuficiente de valores de medicin, para llevar a cabola comparativa, esto se haca en cada marca de latubera al termino del experimento, con todas laslecturas, se poda graficar el comportamiento de losvalores del gasto medido, que en principio deberanfigurar el mismo, sin embargo es importante hacernotar que debido a la dimensin de la inversin detiempo en el experimento de prueba, existanvariaciones, ya que cuando acababa un da de trabajose paraban las bombas, as el siguiente da de trabajofuncionaba como otro experimento, con susrespectivas pruebas de medicin, como se observaen la figura.

    Figura 2. Ciclo de realizacin de unexperimento y sus pruebas de medicin.

    Al observar el diagrama de flujo, se da por sentadoque se llevaran a cabo los 12 experimentos antesmencionados, que con la simplificacin, seredujeron a 6, como se muestra la tabla resumidaadems como informacin adicional, se agrega laduracin del experimento, de los experimentosrealizados para observar y comparar, puesto queinicialmente no haba un tiempo especfico porprueba de medicin es decir por experimento, laduracin de cada prueba de medicin dependa,curiosamente del comportamiento del medidor, enprincipio ya que en ocasiones la lectura erainmediata, pero en ocasiones 30 minutos no eransuficientes para que el medidor diera lectura, cosaque atrasaba en general el experimento, otro detallea mencionar es que lo ideal para el experimentohubiese sido que ste se hubiese hecho de corridopara evitar la variacin del valor del gasto ya que alparar las bombas, el experimento deba comenzarsede nuevo, en la prueba de medicin, donde seinterrumpi el experimento lo cual independiente delas ligeras variaciones del gasto implicaprcticamente un experimento independiente.

  • Tabla 3. Nmero de experimentossimplificado.

    1 32 4 10 1000

    3 37 3 7 700

    4 12 3 7 700

    5 19 3 7 700

    6 22 2 7 700

    7 23 2 7 700

    Lecturas porprueba

    Total delecturas

    8"

    Experimento Dimetro Gasto (l/s) Dias deprueba

    12"

    PRESENTACION DE RESULTADOS

    La informacin experimental consiste bsicamenteen tres variables: (a) el nmero de dimetros a loscuales se va colocando el medidor; (b) el gastomedido por el vertedor rectangular y (c) el gastoaforado con el medidor ultrasnico. Se consideraque el gasto obtenido mediante el vertedor es elreferente dado que dicho vertedor se calibr.

    Una vez obtenidos los diferentes gastos en ellaboratorio, se manipularon para su presentacin yposterior anlisis. El tratamiento que se les dio a losdatos fue por medio de una sencilla frmula(Ecuacin 2)

    100*)( QvQuQvE (2)

    Donde E es el error entre los gastos; Qv es el gastoestimado con el vertedor (Ecuacin 1) y Qu es elgasto obtenido mediante el medidor ultrasnico. Semultiplica por cien para expresar el resultado enporcentaje. Si el resultado es positivo ser entoncesque el gasto en el vertedor es mayor, si por elcontrario, el resultado es negativo, quiere decir queel gasto en el medidor ultrasnico es mayor.

    En la tubera de 8 pulgadas se probaron tres gastoscercanos a los 20 l/s (19, 21 y 23 l/s); mientras quepara la tubera de 12 pulgadas se probaron tresgastos con errores ms marcados (12, 32 y 37 l/s)

    Las grficas siguientes muestran los resultados. Enlas abscisas se encuentra el nmero de dimetros alos que colocaron los sensores ultrasnicos y en elprimer eje de ordenadas (izquierdo) se coloc laerror porcentual (calculado con la Ecuacin 2); en elsegundo eje de las ordenadas (derecho) se encuentralos diferentes gastos para los cuales se realizaron laspruebas. Dichos gastos no son iguales dado que laserie de experimentos para un solo gasto duraba msde un da y cada da se obtenan gastos un pocodiferentes, como ya se explic anteriormente.

    -15

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    0

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    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

    Ubicacin de los sensores, dimetros desde el codo

    Dife

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    n el

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    r, Q

    v, i/

    s

    DiferenciaQv

    Figura 3. Resultados en la tubera de 8 ygasto cercano a los 19 l/s.

    -15

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    Ubicacin de los sensores, dimetros desde el codo

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    s

    Diferencia

    Qv

    Figura 4. Resultados en la tubera de 8 ygasto cercano a los 21 l/s.

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    5

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    Ubicacin de los sensores, dimetros desde el codo

    Porc

    enta

    je d

    e Er

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    n el

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    tedo

    r, Q

    v, l/

    s

    DiferenciaQv

    Figura 5. Resultados en la tubera de 8 ygasto cercano a los 23 l/s.

  • -10

    0

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    Ubicacin de los sensores, dimetros desde el codo

    Dife

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    r, Q

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    s

    DiferenciaQv

    Figura 6. Resultados en la tubera de 12 ygasto cercano a los 8 y 12 l/s.

    -10

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    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

    Ubicacin de los sensores, dimetros desde el codo

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    Gas

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    r, Q

    v, l/

    s

    DiferenciaQv

    Figura 7. Resultados en la tubera de 12 ygasto cercano a los 22 l/s.

    -10

    -5

    0

    5

    10

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

    Ubicacin de los sensores, dimetros desde el codo

    Dife

    renc

    ia, %

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    Gas

    to e

    n el

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    tedo

    r, Q

    v, l/

    s

    Diferencia

    Qv

    Figura 8. Resultados en la tubera de 12 ygasto cercano a los 32 l/s.

    ANLISIS DE RESULTADOSLas grficas correspondientes a los resultadosobtenidos en la tubera de 8 pulgadas, seconstruyeron con el mismo rango tanto en el eje delas abscisas como en los dos ejes de las ordenadas.En las grficas de las figuras 3 a 5, se puedeobservar cmo la magnitud de los errores semantiene en la mayor parte de las grficas en valorescontenidos en su gran mayora entre un rango de 0 a10% y slo para el caso de la prueba con 19 l/s

    (figura 3) en el rango de 80 a 100 dimetros setienen valores negativos. Dichos resultados tienengran congruencia dada la magnitud tan cercana decada gasto. La anotacin ms importante para losfines pretendidos en esta investigacin es que no setiene ninguna tendencia ni leve ni mucho menosevidente del efecto que tenga la posicin delmedidor en el tramo recto. Contrariamente a lasuposicin inicial de que a mayor tramo recto mejordesempeo del medidor ultrasnico.

    Para la segunda serie de pruebas correspondiente ala tubera de 12 pulgadas se intent comenzar congastos muy bajos y los resultados no fueronsatisfactorios. La error entre el vertedor y el medidorultrasnico alcanzaron valores porcentuales mayoresal 60%, para el gasto ms bajo (8 l/s) y conmagnitudes mucho menores para gastos un pocoms altos (12 l/s) ya que se mantuvieron rondando el10% de error. En este caso las primeras pruebascorrespondientes a las primeras 40 posiciones de lossensores, no fue posible comparar los gastos porqueel vertedor rectangular no fue adecuado para medirgastos tan bajos, menores a los 8 l/s.

    En las grficas de las figuras 7 y 8, se puede apreciarel resultado para gastos de 22 y 32 l/s,respectivamente. En el primer caso los errores semantuvieron en un rango de 0 a 10%; primeramentese tuvieron errores mayores al 5% para las primeras10 posiciones y posteriormente dichas erroresbajaron entre las posiciones 10 a 50 dimetros yfinalmente volvieron a subir pero ahora rondando elvalor de 5%.

    Para el caso de la figura 8, curiosamente seobtuvieron errores negativos, sin rebasar el -5%,entre los cero y 20 dimetros; entre los 30 y 40dimetros hay un comportamiento muy favorable delas errores, ya que se mantienen entre el 2 y 3%,despus se tiene un ligero aumento paraposteriormente tener un rango de posiciones delmedidor con errores mnimos entre los dosmedidores.

    CONCLUSIONES

    El comentario comn en ambas series de pruebas, esque al parecer, la longitud de los tramos rectos antesy despus del medidor no son factores decisivos enla calidad de la medicin. Y la otra conclusinimportante es la gran dispersin de los resultados;dicha dispersin deviene de la pobre repetitividad delas mediciones obtenidas mediante el medidorultrasnico.

  • Como conclusin importante tambin, en el mbitode la medicin prctica con sensores ultrasnicos develocidad, es que si se utilizan como mediciones dereferencia se deber tener cuidado porque tanto laincertidumbre como el sesgo tendrn bajaconfiabilidad si se tienen resultados como los aqupresentados.

    RECOMENDACIONES Y TRABAJOFUTURO

    La recomendacin va en el sentido de investigar elorigen o la causa de la baja repetitividad del medidorultrasnico. Ser importante indagar si dicha bajarepetitividad se deriva de fenmenos turbulentos ode fenmenos acsticos o del funcionamientoelectrnico o de programacin del medidorultrasnico.

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    Norma ISO 5167, (1, 2, 3, y 4.) C-Medicin delgasto - Tuberas cerradas; a- Diferencia depresin.