Ultrasonico Doppler Tuberias

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SERIE AUTODIDÁCTICA DE MEDICIÓN DEL AGUA MEDIDOR ULTRASÓNICO DE EFECTO DOPPLER PARA TUBERÍAS Autor: Patiño G. C. Revisor: Juárez N. R. Editor: Ochoa A. L. SEMARNAP CNA IMTA SUBDIRECCIÓN GENERAL DE ADMINISTRACIÓN DEL AGUA COORDINACIÓN DE TECNOLOGÍA HIDRÁULICA

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SERIE AUTODIDÁCTICA DE MEDICIÓN DEL AGUA

MEDIDOR ULTRASÓNICO DE EFECTO DOPPLER PARA TUBERÍAS

Autor: Patiño G. C. Revisor: Juárez N. R. Editor: Ochoa A. L.

SEMARNAP CNA IMTA

SUBDIRECCIÓN GENERAL DE ADMINISTRACIÓN DEL AGUA

COORDINACIÓN DE TECNOLOGÍA HIDRÁULICA

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PARTICIPANTES

En la realización de este documento, colaboraron: Especialistas del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (1), y de la Subdirección General de Administración del Agua de la Comisión Nacional del Agua, CNA (2).

Elaboración: Carlos Patiño Gómez Revisión: Raúl Juárez Nájera Edición: Leonel H. Ochoa Alejo Para mayor información dirigirse a:

SUBGERENCIA DE INSPECCIÓN Y MEDICIÓN

GERENCIA DE RECAUDACIÓN Y CONTROL

Subdirección General de Administración del Agua

Insurgentes Sur # 1969, 1er piso, Colonia Florida CP. 01030, México D.F.

Tel. (01) 56-61-83-81, Fax. (01) 56-61-71-49, Email: [email protected]

SUBCOORDINACIÓN DE HIDRÁULICA

RURAL Y URBANA COORDINACIÓN DE TECNOLOGÍA

HIDRÁULICA Paseo Cuauhnáhuac # 8532, Colonia

Progreso, CP. 62550, Jiutepec, Morelos Tel. y Fax (017) 3-19-40-12, Email:

[email protected]

Derechos reservados por: Comisión Nacional del Agua, Insurgentes Sur # 2140, ermita San Angel, CP. 01070, México D.F. e Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Paseo Cuauhnáhuac # 8532, Colonia Progreso, CP. 62550, Jiutepec, Morelos. Esta edición y sus características son propiedad de la Comisión Nacional del Agua y del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua.

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PREFACIO El 1° de diciembre de 1992 se publicó en el Diario Oficial de la Federación, La Ley de Aguas Nacionales, en donde se exponen los artículos 7-VIII, 26-II, 29-V-VI, 119-VII-X-XI, relacionados con la medición del agua. Con base en esta Ley de Aguas Nacionales, la Comisión Nacional del Agua, CNA, a través de la Subdirección General de Administración del Agua, desarrolla continuamente campañas de instrumentación y medición de caudales, con el fin de controlar y verificar las cantidades de agua asignadas en las concesiones a los diversos usuarios de las fuentes de abastecimiento. Ante esta situación y a la dificultad que representa el uso de los diferentes aparatos de aforo, la CNA y el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, IMTA, han elaborado esta serie de documentos autodidácticos, para que el personal técnico de dicha dependencia se capacite en el manejo de las técnicas existentes de medición de gasto, así como en el manejo de equipos y en los procedimientos de adquisición y análisis de datos. La serie autodidáctica está enfocada a las prácticas operativas y equipos medidores que cotidianamente utiliza la CNA en sus actividades de verificación de los equipos de medición instalados en los aprovechamientos de los usuarios del agua y muestra las técnicas modernas sobre: a) inspección de sitios donde se explota el agua nacional; b) verificación de medidores de gasto instalados en las diversas fuentes de suministro o descarga de agua; c) procedimientos y especificaciones de instalación de equipos; d) realización de aforos comparativos con los reportados por los usuarios; d) cuidados, calibración y mantenimiento de los aparatos. En general, cada documento de la serie está compuesto por dos partes: a) un documento escrito, que describe los principios de operación de un medidor particular, cómo se instala físicamente, qué pruebas de precisión se requieren, cómo se hace el registro e interpretación de lecturas y procesamiento de información, de qué manera hay que efectuar el mantenimiento básico, cuáles son sus ventajas y desventajas, y que proveedores existen en el mercado; b) un disco compacto, CD, elaborado en el paquete “Power Point de Microsoft”, construido con hipervínculos, diagramas, fotografías, ilustraciones, según lo requiera cada tema. Con estos serie de documentos se pretende agilizar el proceso de capacitación a los técnicos que realizan dichas actividades de medición.

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CONTENIDO

1. ¿PARA QUIÉN Y POR QUÉ? 2. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN Y DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES 3. REQUERIMIENTOS DE INSTALACIÓN FÍSICA 4. ESPECIFICACIONES 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

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1. ¿PARA QUIÉN Y POR QUÉ?

¿PARA QUIÉN? Este manual esta dirigido a personal técnico que entre sus necesidades se encuentre el conocer de manera confiable el gasto que circula en conductos a presión, como tuberías de redes de agua potable, plantas de tratamiento, alcantarillado, etc., así como a todos los interesados en la capacitación sobre la instalación, uso y operación de sistemas ultrasónicos como una alternativa para el aforo en conductos a presión, donde los sistemas tradicionales presentan dificultades para obtener el gasto que circula por el conducto. Este documento cuenta con la información necesaria para ser consultado como una guía durante la selección del medidor más adecuado, de acuerdo a las necesidades y condiciones físicas del sitio donde se pretende instalar.

¿PARA QUÉ? Dentro de un sistema que cuenta con conductos a presión, tales como redes de agua potable, plantas de tratamiento, redes de alcantarillado, etc., es de suma importancia el conocimiento del gasto que pasa por determinado tramo de tubería. Los sistemas ultrasónicos se presentan como una excelente alternativa de medición en los casos en que no sea posible el uso de sistemas y/o técnicas tradicionales de aforo, debido a las propiedades físico químicas del agua, características de la infraestructura o a necesidades técnicas de precisión y manejo de la información recabada. Para ello, es indispensable conocer el principio de operación que emplean estos sistemas electrónicos durante su funcionamiento, así como las principales ventajas y desventajas que presentan comparados con los métodos comunes de aforo (tubo Pitot, placa de orificio, método de la escuadra, etc.).

EVALUA SI SABES: ! ¿Conoces la existencia de los sistemas

ultrasónicos de aforo?. En caso afirmativo menciona cuáles.

! ¿Conoces sus principios de operación, así como ventajas y desventajas que presentan comparados con los sistemas tradicionales?

! ¿Cuándo y bajo qué condiciones deben ser operados?

! En caso de contar con algún sistema acústico instalado, ¿podrías identificar posibles fuentes de error?

- respecto a unidades de medida y parámetros hidráulicos - ! ¿Conoces el factor para convertir de ft3 /s a

m3 /s? ! ¿Conoces las condiciones bajo las que se

presenta el flujo laminar y turbulento? ! ¿Sabes lo que son las líneas de corriente y

el perfil de velocidades que se presenta en los conductos a presión?

! ¿Conoces cómo cuantificar la concentración de sólidos en suspensión de un flujo?

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2. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN Y DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES Los medidores acústicos de efecto Doppler miden la velocidad de las partículas, ya sean sólidos en suspensión o burbujas de aire, que se desplazan en un fluido en movimiento. Un transductor emisor emite señales acústicas de frecuencia conocida, que son reflejadas por las partículas en movimiento, y que son captadas por un transductor receptor (fig. 1)

Se analizan los cambios de frecuencia que se presenta entre la señal emitida y la recibida, y el resultado del promedio de estos cambios se relaciona directamente con la velocidad media de las partículas que se están moviendo dentro del fluido, proporcionando de esta manera la velocidad media del flujo. Existen por lo general dos tipos de medidores ultrasónicos que son empleados para medir el gasto en conductos a presión. El primero de ellos, denominado tiempo en tránsito (Transit- Time), emplea señales acústicas mediante la transmisión de pulsos, en cambio el de efecto Doppler emplea la transmisión de una onda continua. Estos dos tipos de medidores pueden ser considerados como complementarios, más que competitivos. Los medidores acústicos de efecto Doppler fueron considerados más versátiles en un principio, debido a su funcionalidad en flujos con una gran cantidad de aire y sólidos en suspensión. Sin embargo, y debido al desarrollo de microprocesadores que permiten la transmisión multipulsos y con ello una mayor precisión bajo circunstancias difíciles del flujo, los medidores de tiempo en tránsito han recibido una mayor aceptación los últimos años, siendo desarrollados prototipos con un menor costo y mayor precisión que los de efecto Doppler.

Los sistemas ultrasónicos de efecto Doppler cuentan con filtros especiales, cuya finalidad es la de analizar las señales recibidas y rechazar las que estén dispersas, que pueden haber sido producto de ruidos o factores externos (fig. 4).

Fig. 2. Transmisión de la señal acústicamediante multipulsos en los medidores detiempo en tránsito (Transit - Time).

Fig. 4. Los filtros especiales con quecuentan los sistemas ultrasónicos de efectoDoppler rechazan las señales acústicasprovenientes de fuentes externas.

Fig. 1. Colocación de transductoresacústicos de efecto Doppler.

Fig. 3a y 3b. Transmisión de la señalacústica mediante una onda continua,principio que emplean los medidores deefecto Doppler.

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El buen funcionamiento de los sistemas ultrasónicos de efecto Doppler esta ligado principalmente con las propiedades físicas del agua, tales como la conductividad sónica del fluido, la densidad de las partículas en suspensión y el perfil de velocidades del flujo en el momento de la medición, por lo que una distribución no uniforme de sólidos en suspensión o burbujas de aire en la sección transversal de la tubería dará como resultado el cálculo incorrecto de la velocidad media del flujo. A diferencia de los medidores ultrasónicos de Tiempo en tránsito (Transit Time), los medidores Doppler son sensible a los cambios de densidad y temperatura del agua, lo que los hace poco recomendables para mediciones donde sea requerida una alta precisión. La principal diferencia entre una medición con precisión y otra de menor calidad en los medidores de efecto Doppler se encuentra principalmente en la manera de cómo rechazan o filtran el ruido proveniente de otras fuentes, tales como vibraciones mecánicas o interferencias producidas por ondas de radio cercanas a donde se encuentra instalado el dispositivo, que afectan de manera directa la precisión en la medición del gasto. Para lograr una buena precisión con este tipo de dispositivos, del orden del 2%, es necesario que éste cuente con un microprocesador de alta calidad, capaz de rechazar las señales no inherentes al flujo. La mejor manera de contar con un buen filtro, es que el microprocesador realice un análisis espectral utilizando la transformada de Fourier rápida. Con la ventaja de los microprocesadores y su incorporación dentro de los medidores de flujo de Tiempo en tránsito, esta tecnología ha dado un gran paso. Los microprocesadores han permitido que los medidores mejoren sus capacidades de cálculo y discriminación de la señal, en un punto donde existían problemas debido a la variación de las características del

líquido. Los problemas por presencia de aire y sólidos suspendidos fueron fácilmente superados. 2.1 COMPONENTES Por lo general, los medidores acústicos de efecto Doppler constan de las siguientes partes. ! Dispositivo primario, que consta de las

abrazaderas, carrete y los transductores montados a la sección de medición elegida en la tubería (fig. 5)

! Sección de medición, que se refiere a la

sección transversal de la tubería donde se requiere conocer el gasto que circula por la misma. Por lo general esta sección es de forma circular, sin embargo, los medidores acústicos pueden ser utilizados en conductos con diferentes formas.

! Transductores. En la mayoría de los casos donde se instalan medidores ultrasónicos de efecto Doppler, los transductores (emisor y receptor) son colocados por la parte externa de la tubería, ya que esto facilita el montaje y operación del mismo (fig. 6). Estos sensores van unidos a la parte externa de la tubería con ayuda de grapas, cinchos o tornillos, debiendo ser colocada, entre la pared de la tubería y el transductor, una grasa especial que facilita la transmisión acústica a través de las paredes del tubo (fig. 7).

Fig. 5. El dispositivo primario de un sistemade efecto Doppler consta del carrete oabrazadera con que se sujetan a la paredde la tubería los transductores acústicos,así como de la parte electrónica.

Fig. 6. Transductores acústicos externosde efecto Doppler, colocados con la ayudade una abrazadera.

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Cuando la tubería es de un material que no favorece la transmisión correcta de la señal acústica, es necesario perforarla y colocar el transductor dentro del flujo. A este sistema se le conoce como medidor de efecto Doppler tipo "sonda", que al ir en contacto con el flujo obtiene la velocidad promedio de manera directa (fig. 8). Esta velocidad, multiplicada por el área transversal del conducto a presión, proporciona el gasto instantáneo que circula en esos momentos. Con este tipo de medidor se pueden obtener los perfiles de gasto y velocidad que se presentan en la sección transversal.

La ventaja principal asociada a los sistemas tipo sonda está en poder registrar intensidades altas de la señal acústica, debido a que ésta no tiene que penetrar a través de las paredes de la tubería. Sin embargo, también tienen varias desventajas significativas al compararlos con los sistemas externos. Una de las desventajas de cualquier medidor intrusivo es la dificultad para su instalación y mantenimiento, con riesgos potenciales de falla en los transductores debido a su recubrimiento. Los problemas de recubrimiento pueden ser significativos en aplicaciones donde sean empleadas aguas residuales, debido a la presencia de minerales, químicos o grasas. Mientras que los diseños tipo sonda mejoran la intensidad de la señal, el sistema se vuelve más lento. Esta lentitud en la respuesta es debido a un eco creado por la señal. Después que cada señal simple es transmitida, es necesario esperar a que la intensidad del eco descienda, antes de enviar la siguiente señal. Este efecto negativo en el tiempo de respuesta limita la densidad de datos del sistema. La densidad de datos es la cantidad de información válida acerca del flujo, obtenida por el medidor en un periodo de tiempo determinado.

! Trayectorias acústicas. Se les conoce con este nombre a la trayectoria que sigue la señal acústica, a partir que sale del emisor y es captada por el receptor. Los sistemas ultrasónicos pueden ser colocados de manera que formen una o varias trayectorias acústicas, dependiendo de las condiciones físicas que se tienen en la sección de medición. Cuando no es posible cumplir con los tramos rectos de tubería mínimos hacia aguas arriba y aguas debajo de la sección, será necesaria la generación de un sistema con varias trayectorias acústicas, que eliminarán el error por la presencia de flujos turbulentos (fig. 9).

Fig. 7. Instalación típica de un medidor deefecto Doppler, con transductores externos,en una tubería de acero.

Fig. 8 Sensor acústico intrusivo, que esutilizado en el medidor de efecto Dopplertipo sonda.

Fig. 9. Sistema ultrasónico bitrayectoria,colocado para eliminar el error por flujoturbulento.

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! Dispositivo secundario. El dispositivo secundario contiene los componentes electrónicos necesarios para operar los transductores, almacenar la información y procesar los datos recabados por los sensores de medición (fig. 10). La mayoría de los sistema de medición de efecto Doppler tienen salidas analógicas y digitales, lo que permite que la señal pueda se almacenada en un datalogger o enviada a una central remota empleando telemetría (radio, teléfono, satélite, etc.).

3. REQUERIMIENTOS DE INSTALACIÓN FÍSICA

La mayoría de los errores que se presentan en la medición del gasto en conductos a presión son debido a una mala selección física de la sección de medición, así como una inadecuada selección, colocación y operación del sistema de medición. Estos errores pueden ser

eliminados en gran parte siguiendo de manera correcta las guías de instalación de los equipos, proporcionadas por los fabricantes del mismo. A continuación se mencionan los requerimientos que se deben cuidar durante la instalación de un sistema ultrasónico de efecto Doppler, así como los posibles errores que pueden presentarse en caso de no tomarlos en cuenta. 3.1. SELECCIÓN DE LA SECCIÓN DE MEDICIÓN Se debe tener especial cuidado en la ubicación de la sección de medición, ya que una mala selección puede ubicar a ésta en una zona de flujo turbulento. Este flujo crea un error en la determinación de la velocidad axial, Vaxial, y por consiguiente en la determinación del gasto, ya que los cálculos están basados en la dirección axial del flujo. El flujo turbulento es una perturbación causada típicamente por válvulas, codos, o transiciones (fig. 11). Esta zona de perturbación se puede evitar al seleccionar cuidadosamente la sección de medición. El flujo turbulento introduce errores considerables en la medición de la velocidad. Por ejemplo, una trayectoria de flujo con una desviación del 20 con respecto al eje longitudinal de la tubería, provoca un error del 8% en la medición de la velocidad, al utilizar una trayectoria acústica con un ángulo de 650 (fig. 12).

Para tuberías con un diámetro menor a 36 pulgadas debe existir un tramo recto, aguas arriba de la sección de medición, de 10 veces el diámetro de la tubería, y de 3 a 5 diámetros hacia aguas abajo. Para tuberías con un diámetro más grande de 36 pulgadas, debe existir un tramo recto, hacia aguas arriba, de 20 a 30 veces el diámetro del tubo, y de 3 a 5 diámetros hacia aguas abajo de la sección de medición (fig. 13). Se debe cuidar esta condición de ubicación de la sección de medición si se quiere obtener un perfil uniforme de velocidades.

Eje longitudinal del conductoAngulo de desvío

Vector velocidad desviado del eje longitudinal

vTrayectoria acústica

Fig. 10. Dispositivo electrónico paraalmacenar la información recabada,procesarla y enviarla por telemetría.

Fig. 11. Gradiente de velocidades que sepresenta en un flujo turbulento, provocadopor la cercanía de un codo.

Fig. 12. Desviación del flujo con respecto aleje longitudinal de la tubería.

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Si la sección de medición, por cuestiones topográficas o infraestructura en el tren de bombeo, esta emplazada cerca de una curva, los errores por turbulencia pueden ser reducidos orientando las trayectorias acústicas perpendicular al plano de la curva, y ubicando el transductor tan lejos como sea posible hacia aguas abajo. Otra solución es utilizar un sistema de dos trayectorias acústicas (fig. 1). El promedio de las velocidades medidas con la configuración de trayectorias cruzadas representa la velocidad del flujo en el eje longitudinal de la tubería (fig. 14) Otras variaciones en los perfiles de velocidad, debido al efecto del número de Reynolds y a la rugosidad en la pared de la tubería, pueden ser eliminadas usando un factor de corrección del

perfil de velocidad. Este factor se utiliza para corregir las diferencias entre el perfil actual de velocidad y el perfil supuesto en los cálculos del medidor de flujo. En general, las desviaciones en los perfiles de velocidad pueden ser eliminadas incrementando el número de trayectorias acústicas, incrementando también el costo del sistema.

3.2. OBTENCIÓN DE LA SEÑAL ACÚSTICA Al seleccionar el sitio de medición, se debe tener especial cuidado en que no existan fuentes cercanas que introduzcan ruido acústico que afecten el proceso de obtención de la señal. Estos ruidos pueden provenir de vibraciones mecánicas y otros dispositivos eléctricos, así como de la cavitación existente en algunas tuberías (fig. 15). Este último factor afecta principalmente a los sistemas de efecto Doppler tipo sonda, ya que puede llegar a dañar el transductor, interrumpiendo su funcionamiento.

CONFIGURACIÓN DE TRAYECTORIAS CRUZADAS

Elimina el error por flujo turbulento

Eje longitudinal del conductoAngulo de desvío

Vector velocidad desviado del eje longitudinal

vTrayectoria acústica

Fig. 13. En tuberías con un diámetro menora 36” debe existir un tramo recto de por lomenos diez veces el diámetro del tubo haciaaguas arriba de donde se encuentraubicada la sección de medición, y cincoveces el diámetro hacia aguas abajo.

Fig. 14. Sistema de dos trayectoriasacústicas, empleado para eliminar el errorprovocado por flujos turbulentos.

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3.3. SECCION TRANSVERSAL DE MEDICIÓN Se debe revisar con cuidado que la sección transversal de medición no se encuentre alterada, afectando con esto el cálculo del área hidráulica. Esta alteración en su forma puede ser debido a condiciones de temperatura, presión, inadecuada selección del tipo de material a emplear en la tubería y mala calidad del mismo, así como la adhesión de sólidos a las paredes del conducto, entre otros (fig. 16)

3.4. COLOCACION DE LOS TRANSDUCTORES ACÚSTICOS. Este aspecto es fundamental para una buena instalación. El fabricante proporciona las especificaciones de instalación que deben respetarse, entre las que destacan el ángulo de inclinación, con respecto al eje longitudinal de la tubería, y la longitud de la trayectoria acústica, en caso de utilizar un sistema multitrayectoria. Estos dos factores pueden ser alterados por cambios significativos en la presión y temperatura, por lo que se recomiendan revisiones periódicas para verificar que no hayan cambiado. Los medidores que emplean una sola trayectoria acústica generalmente son una alternativa de bajo costo. Además son menos complejos, lo que permite una fácil instalación. Los sistemas multitrayectorias miden mejor en los casos en que se presenta un perfil de velocidad no uniforme, causado por perturbaciones en el flujo tanto aguas arriba como aguas abajo de la sección de medición. La orientación de las trayectorias acústicas varía de acuerdo al tipo y marca del transductor, de manera que las trayectorias pueden ser cruzadas o paralelas. La configuración apropiada de la trayectoria depende de las condiciones específicas del sitio, la economía y la aplicación. Los transductores montados en la parte externa de la tubería son más fáciles de instalar y requieren una mínima preparación de la superficie. Como resultado, la instalación no es tan cara en comparación con los transductores tipo sonda, que se encuentran en contacto con el agua. Los sistemas de este tipo no perturban

Fig. 15. Se debe evitar ubicar la sección de medición cerca de fuentes que produzcan vibraciones mecánicas.

Fig. 16. Se recomienda verificar, antes dela instalación del sistema, que la seccióntransversal de la tubería no haya cambiado

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el flujo de la corriente, son fácilmente desmontables y pueden ser reemplazados sin necesidad de que la tubería quede fuera de servicio. Su principal desventaja es que pueden propiciar errores significativos en la medición del flujo, causados por el cambio o la variabilidad en el grosor de la pared de la tubería. Los transductores que se emplean en los sistemas de efecto Doppler tipo sonda se colocan en la parte interna de la tubería, en contacto con el agua. En estos casos no se presentan problemas con la disminución en la intensidad de la señal acústica, ya que dicha señal no atraviesa la pared de la tubería. Su principal desventaja consiste que al estar dentro del flujo producen perturbaciones locales en el mismo, que afecta la precisión del medidor. Estos errores requieren de un análisis detallado de configuración en su instalación.

EVALUACIÓN 1

PRINCIPIOS DE OPERACIÓN. 1. Los medidores acústicos de efecto Doppler miden: a) El área hidráulica del conducto donde son

instalados b) La presión existente en el tubo c) La velocidad media de las partículas que

se desplazan en el flujo d) La conductividad eléctrica del agua

2. ¿Cuál es el principio de operación de

los medidores ultrasónicos de efecto Doppler?

a) La diferencia de presión entre dos

secciones transversales b) El cambio de la conductividad eléctrica del

agua c) El cambio generado en un campo

magnético d) El cambio de frecuencia entre la señal

acústica emitida y recibida por el transductor acústico.

3. Mencione la principal diferencia, en lo

que a principio de operación se refiere, entre un medidor acústico de efecto Doppler y otro de tiempo en tránsito (Transit Time).

a) El costo inicial del producto b) El mantenimiento necesario para cada uno

de ellos c) El medidor de tiempo en tránsito emite la

señal acústica mediante multipulsos, en tanto que el de efecto Doppler emplea una onda continua.

d) El modo de filtrar el ruido proveniente de fuentes externas

4. ¿Cuáles son los factores que afectan

de manera directa el funcionamiento de un sistema de efecto Doppler?

a) Las propiedades físicas del agua, como su

conductividad sónica, la densidad, temperatura, el perfil de velocidades del flujo, entre otros.

b) La presión en el conducto c) La longitud del tren de bombeo d) La potencia de la bomba 5. El dispositivo primario de un medidor

de efecto Doppler consta de las siguientes partes

a) Estructura aforadora b) Una cinta métrica y un cronómetro c) Abrazaderas, carrete y transductores

acústicos d) Una propela para medir la velocidad del

agua. 6. Mencione los tipos de montaje que se

emplean para colocar los transductores acústicos de los medidores de efecto Doppler

a) Colocados en la parte externa de la

tubería b) Colocados en la parte externa, y cuando

es necesario, en el interior del conducto con el sistema tipo “sonda”

c) En un poste cercano a la sección de medición, para su funcionamiento a control remoto

d) Se colocan en la bomba de extracción. 7. ¿A que se le denomina trayectoria

acústica? a) A la trayectoria que recorre la señal

acústica desde el emisor hasta el receptor b) A la longitud del cable entre el emisor y

receptor c) A la frecuencia con que es emitida la señal

acústica d) Al cambio de frecuencias de la señal

acústica. REQUERIMIENTOS DE INSTALACIÓN FÍSICA 8. ¿Cuáles son los principales requisitos

para una instalación física adecuada? a) La tubería sea de fierro fundido b) Contar con corriente eléctrica de 120 V c) La selección adecuada de la sección de

medición, obtención de la señal acústica, colocación de los transductores y checar la sección transversal de medición.

d) Se cuente con una caseta de medición.

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9. ¿Cuáles son los tramos rectos mínimos

con que debe cumplir la sección de medición en una tubería con un diámetro menor a 36 pulgadas?

a) Ninguno b) 10 veces el diámetro hacia aguas arriba y

ninguno hacia aguas abajo c) 20 a 30 veces el diámetro hacia aguas

arriba y de 3 a 5 veces hacia aguas abajo d) 10 veces el diámetro hacia aguas arriba y

de 3 a 5 veces hacia aguas abajo. 10. Mencione una solución para eliminar el

error por flujo turbulento que podría presentarse en la sección de medición

a) Aforar empleando medición volumétrica b) Cambiar la tubería por una de mayor

diámetro c) Emplear un sistema con dos trayectorias

acústicas d) Incluir un factor de corrección en la

ecuación que calcula el gasto. 11. ¿Que factores deben cuidarse

principalmente durante la instalación de los transductores acústicos?

a) Que los transductores no estén rotos b) Ninguno c) Que los transductores se encuentren

limpios y pintados d) Se debe cuidar el ángulo y la longitud de

la trayectoria acústica, datos proporcionados por el fabricante del producto.

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4. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE INSTALACIÓN Por lo general, para cada tipo de medidor de flujo, los sistemas producidos por diferentes fabricantes exhiben características similares en su desarrollo y operación. La diferencia entre ellos consiste principalmente en el dispositivo secundario (datalogger) y las características propias de cada equipo, así como de la disponibilidad de servicio y asesoría por parte de cada proveedor. Al momento de seleccionar el tipo de medidor que se va a instalar, es necesario conocer las necesidades que se tienen, por encima de las características que pueda ofrecer un equipo determinado, como precisión, costo, etc. No siempre el equipo más caro o el de mayor precisión es el más adecuado para las condiciones que se tienen en el sitio donde se pretende medir. Las especificaciones técnicas que ofrecen los proveedores son a menudo basadas en lo que puede desarrollar el equipo bajo condiciones de laboratorio, donde se tienen condiciones controladas de flujo (presión, temperatura, flujo laminar, etc.). Sin embargo, la mayoría de las ocasiones estas condiciones no pueden ser repetidas en campo, que es donde realmente estará operando el equipo (fig. 17).

4.1. MATERIAL EN SUSPENSIÓN La gran aceptación que tuvieron en una época los medidores de efecto Doppler se debe principalmente a su facilidad de instalación y operación, en comparación con los medidores de tiempo en tránsito. Sin embargo, una de sus principales desventajas consiste en las características físicas que debe reunir el agua para una buena operación del sistema. Los medidores Doppler requieren de la presencia de partículas en suspensión, pudiendo ser

éstas sólidos o burbujas, que son necesarias para reflejar la señal acústica emitida por el transductor. Debe existir por lo menos una concentración de 50 partes por millón de partículas reflectoras en flujos con una velocidad de 1 m/s. En las plantas de tratamiento por lo general no se presenta este problema, debido a la gran cantidad de particulas que circulan en el flujo. Sin embargo, cuando se presentan velocidades bajas, los sólidos se depositan en el fondo, lo que provoca que el sistema no registre ninguna señal. Bajo esta condición, el flujo puede pasar de una concentración de 200 ppm a una muy baja de 5 ppm, insuficiente para el funcionamiento del medidor. Para evitar este problema, el medidor puede ser colocado cerca de la descarga de una de las bombas, donde existe una gran cantidad de burbujas. En situaciones en las que el número de partículas es insuficiente, puede inyectarse aire en la tubería para proveer éstas. Esta inyección se realiza normalmente con la ayuda de filtro de cerámica, que produce burbujas muy finas, que no afectan el flujo y son suficientes para reflejar la señal acústica (fig. 18).

Fig. 17. Es importante tener en cuenta que las condiciones en laboratorio no pueden ser controladas en campo.

Fig. 18. Cuando no se cuenta consuficientes partículas reflectoras en el flujo,es necesario inyectar burbujas aguas arribade donde se encuentra ubicado el medidor.

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4.2. PROPIEDADES DEL FLUIDO A continuación se mencionan las principales características que debe reunir el fluido donde será colocado un sistema ultrasónico de efecto Doppler.

Fig. 19. Debe permitir el libre paso de la señal acústica;

Fig. 20. Debe contener suficientes partículas reflectoras en suspensión para permitir el adecuado funcionamiento del sistema;

Fig. 21. No debe contener tal cantidad desólidos en suspensión que no permitan elpaso de la señal acústica a través del

Fig. 22. El sistema debe ser colocado en conductos a presión;

Fig. 23. El flujo no debe ser intermitente; y

Fig. 24. Las paredes del conducto no deben tener material adheridos a ella, ya que afectan la transmisión de la señal acústica.

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5. PRUEBAS DE PRECISIÓN Y CALIBRACIÓN 5.1. PRECISIÓN Los medidores acústicos registran fundamentalmente la velocidad del flujo. La totalización volumétrica es inferida a partir de las velocidades y el gasto calculado, y está condicionada a la exactitud matemática de un algoritmo del sistema. Debido a que los medidores ultrasónicos de tiempo en tránsito (transit time) realizan lecturas diferenciales, el cero de salida no tiene su correspondiente cero de entrada, esto inherente a la técnica de medición. En cambio, los medidores de efecto Doppler son considerados equipos que pueden registrar un porcentaje de la velocidad o frecuencia acústica, por lo que cuando la velocidad del flujo tiende a cero, no existe un movimiento relativo dentro del flujo, y la señal Doppler también tiende a cero. Existe una relación muy estrecha entre la precisión y la resolución que ofrecen los equipos ultrasónicos. Ya que cada medición es independiente una de otra, no existe una interacción en función del tiempo entre ellas, excepto durante el procesamiento de datos del transmisor. La resolución es determinada por la diferencia más pequeña de velocidad que puede medirse, en tanto que la precisión se da por como una combinación entre la resolución y la habilidad para determinar el cero.

Otro factor para determinar la precisión del equipo es la repetiblidad de medición, que es la capacidad para tomar el mismo punto o establecer la misma señal bajo condiciones semejantes de flujo. Debido a que en los

sistemas ultrasónicos cada medición es independiente una de otra, la capacidad de repetibilidad de un medidor es igual a la resolución del mismo. Debido a la variación en las condiciones de flujo a la cual se somete un sistema de medición, es difícil determinar su precisión, Sin embargo, se puede considerar para fines prácticos la siguiente regla empírica para determinar la precisión de los medidores de tiempo en tránsito bajo condiciones controladas en laboratorio.

Resolución 0.003 m/s 0.01 ft/s Error cero 0.003 m/s 0.01 ft/s Es más difícil estimar la precisión en los medidores ultrasónicos de efecto Doppler. Actualmente existen en el mercado medidores que ofrecen una precisión del uno o dos por ciento de la velocidad real, bajo condiciones controladas del flujo. Sin embargo, en la práctica, y aún poniendo especial cuidado en los detalles de la instalación, la precisión es del 3 al 5% para flujos con una velocidad mayor a un metro por segundo. A continuación se muestra la precisión de los medidores de flujo más comunes que existen en el mercado, donde se emplea el método área – velocidad para determinar el gasto que circula por el conducto. Los datos fueron obtenidos en laboratorio, con condiciones controladas de flujo y respetando los requerimientos de instalación y colocando los transductores en planos verticales.

Tipo de medidor Porcentaje de error en la medición del gasto

Tiempo en tránsito

! Sistema de 4 trayectorias en dos planos

0.4%

! Sistema de 2 trayectorias en dos planos

0.5%

! Sistema de dos trayectorias en un solo plano

0.8%

! Sistema de una trayectoria en un plano

0.9%

Efecto Doppler ! Con una trayectoria

acústica 3-5%

! Con dos trayectorias acústicas

2%

5.2. CALIBRACIÓN En general, los medidores acústicos de flujo no requieren de una calibración en campo, siempre y cuando las especificaciones de instalación del fabricante hayan sido seguidas correctamente. Se debe tratar de reproducir los mejor posible en campo las mismas condiciones bajo las cuales fueron calibrados los sistemas en laboratorio. Por ejemplo, un transductor calibrado en laboratorio con un porcentaje de error del 0.25%, puede reportar un error de hasta el 16% si la sección de medición se encuentra ubicada cerca de un codo, a una distancia 5 veces el diámetro del conducto. La proximidad de válvulas en el tren de la tubería puede llegar a producir errores de hasta el 30%. Por lo anterior, se puede aseverar que la precisión de los medidores depende fundamentalmente de una buena instalación. Si es posible, se recomienda la

Page 17: Ultrasonico Doppler Tuberias

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calibración del medidor en el sitio, ya sea debido a la condición de una instalación inusual o la necesidad de un alto grado de precisión pueden requerir una calibración.

Existen tres métodos para la calibración de los medidores acústicos de efecto Doppler: ! Calibración en laboratorio; donde bajo

condiciones controladas de flujo, la velocidad del fluido es relacionada con el voltaje emitido por los transductores acústicos.

! Calibración en campo; donde pueden

utilizarse otros métodos de medición de flujo, como la medición directa de volumen

contra tiempo, o bien, otro dispositivo mecánico previamente calibrado.

! Técnicas analíticas, que emplean perfiles

teóricos de velocidad o ecuaciones analíticas.

Las ecuaciones teóricas que son utilizadas para la medición acústica del flujo están basadas en la suposición de que los transductores se encuentren en contacto directo con el fluido. Una cubierta protectora o un transductor montado en la parte externa del conducto cambiará la frecuencia de la señal acústica y el ángulo de su trayectoria. Usualmente, estas trayectorias son modeladas matemáticamente por el fabricante y corregidas por los dispositivos secundarios.

Para la calibración o instalación de un medidor acústico se necesita conocer la distancia existente entre los transductores, el ángulo que forma la trayectoria acústica respecto al eje longitudinal del tubo, y las dimensiones físicas del tubo. El sistema multitrayectorias no requiere de ninguna calibración, en comparación con otros métodos de medición.

Fig. 25. Se debe tener especial cuidado en no ubicar la sección de medición cerca deun codo o una válvula

Page 18: Ultrasonico Doppler Tuberias

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6. REGISTRO E INTERPRETACION DE LECTURAS Y PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN El medidor acústico de efecto Doppler basa su principio de operación en la transmisión continua de una sola frecuencia, en lugar de los pulsos múltiples que emplea el medidor de tiempo en tránsito. Un transductor emite un haz de señales acústicas, con un cierto ángulo respecto al eje longitudinal del conducto, que son rechazadas por las partículas que viajan en el fluido, pudiendo ser éstas sólidos en suspensión, remolinos o burbujas. Cualquier movimiento de las partículas que se encuentran en el campo de acción del haz provoca un cambio en la frecuencia de la señal acústica, que es registrada por el transductor receptor. La diferencia de frecuencias entre la señal emitida y la recibida es proporcional a la velocidad de la partícula reflejante. Estas partículas se encuentran distribuidas de manera aleatoria en el medio, lo que provoca una distribución aleatoria de frecuencias y velocidades. La figura 26 muestra el desarrollo básico de la señal acústica, desde el momento de su emisión hasta ser convertida en la velocidad del flujo y el gasto circulante por el conducto. Para determinar la velocidad teórica del flujo se emplea la siguiente ecuación:

Donde:

dv es la velocidad media del flujo

f d frecuencia de la señal acústica reflejada (frecuencia Doppler)

f 0 frecuencia de la señal acústica emitida

C velocidad del sonido en el agua Θ Angulo de inclinación del transductor

acústico, respecto al eje longitudinal del conducto

La salida de la información puede ser en analógica, con voltajes de 0 a 10 Vdc y de 4 a 20 mA, o en forma digital, a través de un cable RS232 o módem que permitirá la transmisión de la información por telemetría, desde el sitio de medición hasta una estación central.

En cuanto a la adquisición de los datos y procesamiento de la información, ésta puede ser obtenida con la ayuda de un display o una computadora portátil (fig. 27), y generada en forma de gráficas, tablas y diagramas, que pueden ser auto escalables y presentadas en la forma que más convenga al usuario para su análisis (fig. 28)

Para llevar a cabo un registro de datos lo más fidedigno posible, los sistemas Doppler cuentan con microprocesadores cuya función es eliminar las señales acústicas que se encuentren fuera de rango, mediante la transformada rápida de Fourier (fft). Esta particularidad presenta grandes ventajas con respecto a los primeros desarrollos en este tipo de dispositivos, ya que permite alcanzar una gran precisión en la medición al reportar errores por debajo del 2% del gasto real circulante, en tuberías de 3/8" hasta 5 m de diámetro.

( )θ⋅⋅⋅

=cosf2Cf

v0

dd

Fig. 26. Diagrama de la operación de unmedidor de efecto Doppler, desde laadquisición y análisis de datos, hasta supresentación.

Fig. 27. Los datos pueden ser obtenidos del medidor con la ayuda de un display o una computadora portátil

Gasto

Amplificador

Receptor de señales acústicas

Partícula en movimiento

Transductor acústico 1

Transductor acústico 2

Transmisor de señalesOscilador emite señal electica

V

Proceso de datos adquiridos

Filtro eliminador de ruido

Fig. 28. El resultado de la medición sepuede presentar en diferentes formatos,como gráficas, tablas, diagramas, etc.

Page 19: Ultrasonico Doppler Tuberias

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El software que acompaña a este tipo de dispositivos puede ser instalado en una computadora 486, con plataforma Windows y no es requerido un entrenamiento especial para su programación, ya que la mayoría de ellos son versátiles e iterativos (fig. 29).

7. MANTENIMIENTO BÁSICO Los medidores acústicos de flujo son sistemas electrónicos avanzados que requieren de un mantenimiento especializado, así como de técnicas especializadas para mantener el sistema operando. Son también necesarios un técnico en electrónica y un equipo adecuado de pruebas para localizar posibles averías en el equipo. Este requerimiento es especial durante la fase inicial de la instalación. De la misma manera, el montaje de los transductores debe ser diseñado de tal forma que permita el acceso para la limpieza del transductor, su

alineamiento y su reemplazamiento, en caso de ser necesario.

8. VENTAJAS Y DESVENTAJAS A continuación se mencionan las ventajas y desventajas que presentan los medidores ultrasónicos de efecto Doppler, comparado con otros sistemas que emplean el método área � velocidad. • Ventajas

Fig. 29. El software que acompaña al medidor permite un manejo fácil de la información mediante interfaces gráficas.

Fig. 30. Alta precisión, que puede serobtenida independientemente del perfil develocidades, gasto, y la temperatura dellíquido

Page 20: Ultrasonico Doppler Tuberias

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Fig. 31. Capacidad para la mediciónbidireccional del flujo

Fig. 32. Generalmente, la calibración de campo no es requerida

Page 21: Ultrasonico Doppler Tuberias

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• Desventajas

AUTOEVALUACION 2

ESPECIFICACIONES TECNICAS DE INSTALACION 1. ¿Que factores debe usted tomar en

cuenta para la selección de un medidor de efecto Doppler?

a) El medidor más caro es la mejor

alternativa b) La forma y presentación del medidor c) La precisión ofrecida por el fabricante

Fig. 33. El costo del sistema estotalmente independiente del diámetro dela tubería

Fig. 34. No tiene partes móviles y su limpieza es muy fácil.

Fig. 35. Relativamente alto su costoinicial

Fig. 36. Requiere de técnicosespecializados para su servicio y mantenimiento

Fig. 37. Debe ser programado para cada material de tubería, diámetro y espesor de la misma

Fig. 38. Disminuye su precisión en presencia de un alto contenido de sólidos en suspensión

Page 22: Ultrasonico Doppler Tuberias

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d) Es indispensable conocer las necesidades de medición (precisión) y condiciones que se tienen en el sitio de medición.

2¿Qué característica debe reunir el fluido donde será instalado un sistema ultrasónico de efecto Doppler? a) Ninguna b) La temperatura debe estar entre los 20 y

30 grados centígrados c) Debe estar totalmente limpio d) Debe contener una concentración de por

lo menos 50 partes por millón (ppm) de sólidos en suspensión.

PRUEBAS DE PRECISIÓN Y CALIBRACIÓN 3. ¿De que orden es la precisión de los

medidores acústicos de efecto Doppler? a) Del 3 –5% del gasto real circulante b) Por debajo del 2% c) La ofrecida por el fabricante bajo

condiciones controladas en laboratorio d) Por arriba del 10%. 4. ¿Que sistema ultrasónico de aforo es el

más preciso? a) El de tiempo en tránsito (Transit Time) b) El de efecto Doppler c) Ofrecen la misma precisión d) El medidor electromagnético. 5. ¿Que tipo de calibración en campo

requiere un sistema ultrasónico de efecto Doppler bajo condiciones normales?

a) Es necesario calibrarlo con un sistema de

tiempo en tránsito b) Requiere calibrarlo cada tres meses en

laboratorio c) Ninguna, siempre y cuando las

especificaciones de instalación sean correctas.

d) Debe ser calibrado con un rayo láser y personal especializado

6. ¿Que tipo de mantenimiento básico es

requerido por los medidores acústicos de efecto Doppler?

a) Ninguno b) Puede ser realizado por cualquier técnico

en electrónica c) Requiere de un técnico especializado y un

equipo de pruebas d) Unicamente requiere la limpieza del

transductor acústico. VENTAJAS Y DESVENTAJAS 7. Mencione algunas de las principales

ventajas del medidor de efecto Doppler. a) Son baratos y contra el vandalismo b) Son de alta precisión, pueden medir flujos

en ambas direcciones y generalmente la calibración en campo no es requerida

c) No requieren de energía eléctrica para su funcionamiento

d) Son fáciles de reparar 8. El costo del sistema depende

principalmente de: a) El tipo de material de la tubería b) El diámetro del tubo c) La precisión del medidor, la marca y el tipo

de microprocesador del sistema. d) Tipo de mantenimiento requerido. 9. ¿Que desventajas presentan los sistemas

de efecto Doppler? a) Requieren de personal especializado para

la toma de lecturas b) No debe ser colocado en conductos a

presión c) Ninguna

d) Relativamente alto su costo inicial y debe ser reprogramado para diámetros distintos.

Page 23: Ultrasonico Doppler Tuberias

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9. LISTADO DE PRINCIPALES PROVEEDORES En esta sección se presentan los principales proveedores de este tipo de tecnología, tanto nacionales como internacionales, así como tablas comparativas de las diferentes marcas existentes en el mercado.

COMPAÑIAS DISTRIBUIDORAS DE EQUIPO DE MEDICIÓN COMPAÑIA EQUIPOS DIRECCIÓN

COIMSA CONTROL, INGENIERÍA Y MEDICIÓN, S.A. DE

C.V. Ing. SILVESTRE C. BUCHANAN

DREXELBROOK Modelo 505: Medidor ultrasónico de flujo en canal abierto. EIT MODEL 2410: Flujometro ultrasónico Doppler.

TEXAS NO. 61 COL. NÁPOLES MÉXICO D.F. C.P. 03810 TEL. 687 06 52, 669 15 26, 669 14 16, 536 81 86. FAX. 523 92 40.

SERVICIOS AMBIENTALES S.A. DE C.V.

Ing. HECTOR JAYERDAN Ing. JESÚS CASTAÑEDA PÉREZ

ISCO SERIE 4100: Medidores de flujo para canal abierto. ISCO SERIE 4200: medidores de flujo para canal abierto.

AVE. INSURGENTES No. 18 NTE. LOCAL 4. COL. SANTA MARÍA LA RIBERA. MÉXICO D.F. TEL. 547 73 91. FAX. 547 46 44

CONTROLOTRON JACKIE FITZGERALD

SPECTRA Flujometro Fourier: Medidor de flujo Doppler para tubería.

155 PLANT AVENUE, HAUPPAUGE, NEW YORK 11788 USA. TEL (516) 231 36 00. FAX (516) 231 33 34

HUMyFLO Ing. JULIO DOMÍNGUEZ Ing. SANTIAGO RIVAS

PANAMETRICS DF868 y XMT868: Flujometro ultrasónico para líquidos en tubería.

AV. CENTENARIO No., 300-10-502 COL.MERCED GÓMEZ C.P. 01600. MÉXICO D.F. TEL. 651 17 69. FAX. 651 02 48

BADGER METER SERIES 2000 Y 5000, Flujometros Ultrasónicos para canal abierto SERIE 4000, Flujometros ultrasónicos para tubería cerrada

P.O. BOX 581390 6116 EAST 15th ST. TULSA, OKLAHOMA/74158-1390 TEL.(918) 836 84 11 FAX (918) 832 99 62

STEVENS Water Monitoring Systems

MODEL 61 y MODEL 88 Flujometros ultrasónicos para canal abierto

P.O. BOX 688 BEAVERTON, OREGON 97075 TEL. (503)646 91 71 (800) 452 52 72 FAX. (503) 526 14 71

INSTRUMENTOS Y CONTROLES AUTOMÁTICOS S.A.

Ing. JOSÉ LUIS ZARIÑANA

GREYLINE INSTRUMENTS INC. MODELO OCF-III: Transmisor de flujo en canal abierto. GREYLINE INSTRUMENTS INC. MODELO PDFM-III: Transmisor de flujo de efecto Doppler.

PARQUE RIO FRIO No. 18 COL. EL PARQUE, 53390 NAUCALPAN, MÉXICO TEL. 358 35 99, 576 58 52. FAX. 359 10 24

Page 24: Ultrasonico Doppler Tuberias

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GLOBAL WATER JESSICA HITSON

MODELOS C103,120: Monitores de flujo para canal abierto.

11257 COLOMA ROAD, GOLD RIVER, CA 95670 USA. TEL. (916) 638 34 29. (800) 876 11 72. FAX. (916) 638 32 70.

PEEK MEASUREMENT INC. MODELOS POLYSONICS DDF4088, DDF3088, DDF4488, DDF5088: Flujometros Doppler. DCT1088, DCT6488, DCT6088, DCT7088, Flujometros, modo Tiempo de Transito. MODELOS AVM1066, AVM1066P: Flujometros para canal abierto.

10335 LANDSBURY DRIVE SUITE 300 HOUSTON TEXAS 77099-3407, USA. TEL.(281) 879 37 00. FAX.(281) 498 80 44.

AC AUTING CONTROL S.A. DE C.V.

VICENTE APONTE HDEZ.

PRONOSONIC FMU 861: Medidor Ultrasónico de Flujo. Para medición de flujo de agua en canal abierto.

CALLE COMPOSITORES No. 19 COL. ANALCO. CUERNAVACA, MORELOS MÉXICO D.F. 62166 TEL/FAX.(73)11 15 29. (73) 13 15 89. (73) 11 78 54.

PROTEC. Ing. DORUBIEL ROSALES

PROTEC-8755: Medidor de Flujo Doppler. PROFESA No. 77, SANTA MONICA ESTADO DE MÉXICO. TEL. 397 50 76 , 572 30 08. FAX. 397 63 72.

HIDRONICA Ing. ANTONIO ESPINOSA

MGV, MDI: Totalizadores Volumétricos para Canales. LIE-R4.5 M10: Medidor de nivel de agua mediante sensor ultrasónico. NPI 1.0: Medidor de wattaje. TGV: Consola para desplegar datos y almacenarlos (Data Logger).

FELIPE VILLANUEVA 39-2. COL. GUADALUPE INN. C.P. 01020 MÉXICO D.F. TEL. 660 08 80. FAX. 66046 36.

ACCUSONIC DIVISION ORE International Inc. JOANNA M. PHILLIPS

MODELO 7500: Consola para Medición de Flujo. P.O. BOX 709, FALMOUTH, MASSACHUSETTS 02541. TEL. (508) 548 58 00. FAX. (508) 540 38 35.

Empresas establecidas en los Estados Unidos. Empresas establecidas en México. Empresas que no proporcionaron información.

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EQUIPOS PARA LA MEDICIÓN DEL GASTO DE TUBERIAS

GREYLINE INSTRUMENTS INC. MODEL PDFM-III PORTABLE DOPPLER FLOW METER

Medidor de gasto portátil de efecto Doppler. Distribuidor: ICA (Instrumentos y controles automáticos S.A.). Precio: $ 5,389.50 USD, (+IVA). Además del medidor, se incluye un software de utileria para PC, un juego de cables y plugs para alimentación, y un manual.

Exactitud: +2% de escala completa. Rango de flujo: 0.08 a 12.2 m/s. Sensibilidad del rango: Ajustable. Visualización: Valores numéricos en 4 dígitos led, y alfanuméricos en pantalla LCD de 16 dígitos. Aplicabilidad: El sensor se monta en tuberías con un diámetro interno (ID) que va de 25 mm a 4.5 mm. Alimentación: 12 VDC alimentación con batería recargable interna. Y 100-160 ó 200-260 VAC. Todas estas opciones se realizan mediante un switch. Entrada: Salida: Una salida 4-20mA, y un puerto serial RS232C.

EIT MODEL 2410-1-1-1-1-(M)

Medidor de gasto de tipoUltrasónico. Distribuidor: COIMSA Precio: Por el modelo 2410-1-1-1-1-(M), $ 4060.00 USD. Además del medidor se incluyen dos cables sumergibles de 5m de longitud, con transductores para montaje externo a tubos.

Exactitud: Rango de flujo: Sensibilidad del rango: Visualización: Pantalla LCD. Aplicabilidad: Se monta externamente en tuberías de diámetro 12 mm a 7.62 m. Alimentación: 120VAC. Entrada: Salida: Dos salidas 4-20 mA.

PROTEC - 8755

Medidor de gasto en tubería mediante Doppler. Distribuidor: Productos Tecnoquimicos Dorubiel Rosales S.A. Precio: $·65,000.00 M.N. (+IVA). Además del medidor de flujo con sensor exterior Nusonics 1181, se incluyen 6 m de cable.

Exactitud: Rango de flujo: Sensibilidad del rango: Visualización: 6 Dígitos. Aplicabilidad: Se monta externamente en tuberías de diámetro 50mm a 3.05m. Alimentación: 115VAC. Entrada: Salida: Una salida 4 - 20 mA, una salida 0-10V. y otra salida en pulsos de 5V.

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PEEK MEASUREMENT POLYSONICS MODEL DDF3088 PORTABLE DIGITAL FLOWMETER

Medidor de gasto portátil digital Doppler. Distribuidor: Fabrica (USA). Precio: Fabrica (USA).

Exactitud: +2 de la velocidad. Rango de flujo: 0.02 a 10 m/s. Sensibilidad del rango: Visualización: Pantalla de LCD de 8 lineasj por 40 caracteres. Aplicabilidad: Montaje externo en tuberías con diámetro 0.02 a 7.6 m Alimentación: Mediante pilas; 3 AA del tipo alcalino, ó 3 A pilas recargables de nickel-cadmio. Entrada: Salida: Un puerto serial RS232 serial; una salida 4-20 mA, y una salida opcional de 12 Bits.

PEEK MEASUREMENT POLYSONICS DDF4088 DEDICATED DIGITAL DOPPLER FLOWMETER

Medidor de gasto dedicado digital Doppler. Distribuidor: Fabrica (USA). Precio: Fabrica (USA).

Exactitud: +2 de la velocidad. Rango de flujo: 0.02 a 10 m/s. Sensibilidad del rango: Visualización: Pantalla de LCD de líneas por 40 caracteres. Aplicabilidad: Montaje externo en tuberías con diámetro 0.013 a 7.6 m. Alimentación: 90-132 VAC. Ó 190-250 VAC. Seleccionable mediante switch. Entrada: Salida: Un puerto serial RS232, una salida 4-20mA, y una salida de 12 Bits.

PEEK MEASUREMENT POLYSONICS DDF5088 DEDICATED DIGITAL DOPPLER FLOWMETER

Medidor de gasto dedicado digital Doppler. Distribuidor: Fabrica (USA). Precio: Fabrica (USA).

Exactitud: +2 de la velocidad. Rango de flujo: 0.02 a 10 m/s. Sensibilidad del rango: Visualización: Pantalla de LCD de 8 dígitos (opcional). Aplicabilidad: Montaje externo en tuberías con diámetro 0.013 a 7.6 m. Alimentación: 90-132 VAC 190-250 VAC (opcional). Ó 12-24VDC (opcional). Entrada: Salida: Un puerto serial RS232, una salida 4-20mA, y una salida de 12 Bits.

PEEK MEASUREMENT POLYSONICS DDF4488 MULTI-CHANNEL DIGITAL DOPPLER FLOWMETER

Medidor de gasto multi-canales digital Doppler. Distribuidor: Fabrica (USA). Precio: Fabrica (USA).

Exactitud: +2 de la velocidad. Rango de flujo: 0.02 a 10 m/s. Sensibilidad del rango: Visualización: Pantalla de LCD de 2 líneas por 40 caracteres. Aplicabilidad: Montaje externo en tuberías con diámetro 0.013 a 7.6 m. Alimentación: 90-132 VAC. 190-250 VAC (opcional). Seleccionable mediante switch. Entrada: 2 canales (standar), u opcional 3 ó 4 canales. Salida: Un puerto serial RS232, una salida 4-20mA, y una salida de 12 Bits.

Page 27: Ultrasonico Doppler Tuberias

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PEEK MEASUREMENT DCT1088 DIGITAL CORRELATION TRANSIT TIME FLOWMETER

Medidor de gasto para modo Tiempo de Transito. Distribuidor: Fabrica (USA). Precio: Fabrica (USA).

Exactitud: +0.5% de la velocidad. Rango de flujo: +0 a 15 m/s. Sensibilidad del rango: 0.3 mm/s, a cualquier flujo, incluyendo cero. Visualización: Pantalla de LCD de 8 digítos. Aplicabilidad: Tuberías con diámetro de 25 mm a 5 m. Alimentación: 90-132 VAC (standar), y opcional cualquiera de las siguientes; 190-250 VAC, 12 VDC, 24 VDC. Entrada: Salida: Una salida 4-20 mA, una salida de 12 Bits, y una interface serial RS232.

PEEK MEASUREMENT DCT6488 MULTI- CHANNEL TRANSIT TIME FLOWMETER

Medidor de gasto Multi-Canal de Tiempo de Transito. Distribuidor: Fabrica (USA). Precio: Fabrica (USA).

Exactitud: +0.5% de la velocidad. ó +0.0152 m/s. Rango de flujo: +0 a 15 m/s. Sensibilidad del rango: 0.3 mm/s, a cualquier flujo, incluyendo cero. Visualización: Pantalla de LCD Alfanumérica de 2 líneas por 40 caracteres. Aplicabilidad: Tuberías con diámetro de 25 mm a 5 m. Alimentación: 90-132 VAC ó 190-250 VAC, seleccionable mediante switch. Entrada: 4 canales. Salida: Una salida 4-20 mA, una salida de 12 Bits, y una interface serial

PEEK MEASUREMENT DCT6088 DIGITAL CORRELATION TRANSIT TIME FLOWMETER

Medidor de gasto de Tiempo de transito. Distribuidor: Fabrica (USA). Precio: Fabrica (USA).

Exactitud: +0.5% de la velocidad. ó +0.0152 m/s. Rango de flujo: +0 a 15 m/s. Sensibilidad del rango: 0.3 mm/s, a cualquier flujo, incluyendo cero. Visualización: Pantalla de LCD Alfanumérica de 2 líneas por 40 caracteres. Aplicabilidad: Tuberías con diámetro de 25 mm a 5 m. Alimentación: 90-132 VAC ó 190-250 VAC, seleccionable mediante switch. Entrada: Salida: Una salida 4-20 mA, una salida de 12 Bits, y una interface serial RS232.

PEEK MEASUREMENT DCT7088 PORTABLE DIGITAL CORRELATION TRANSIT TIME FLOWMETER

Medidor de gasto portátil para modo Tiempo de Transito. Distribuidor: Fabrica (USA). Precio: Fabrica (USA).

Exactitud: +0.5% de la velocidad. ó +0.0152 m/s. Rango de flujo: +0 a 15 m/s. Sensibilidad del rango: 0.3 mm/s, a cualquier flujo, incluyendo cero. Visualización: Pantalla de LCD Alfanumérica de 2 líneas por 40 caracteres. Aplicabilidad: Tuberías con diámetro de 25 mm a 5 m. Alimentación: batería interna de gel ácido, y adaptador/cargador AC para 90-264 VAC. Entrada: Salida: Una salida 4-20 mA, una salida de 12 Bits, y una interface serial

Page 28: Ultrasonico Doppler Tuberias

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PANAMETRICS XMT868-1-11-00-0201 ULTRASONIC FLOW TRANSMITTER

Medidor de gasto, para trabajar en modo Tiempo de transito, de un canal. Distribuidor: HUMy FLO. Precio: Por el Transmisor XMT868-1-11-00-0201, para

medición en modo tiempo de transito. $5,336.00 USD (+IVA). -C-PT-10-N-U-00-0, Par de transductores ultrasónicos (para tiempo de transito), tipo no instrusivo, $2,168.00 USD (+IVA). -CF-BW-P-00-00-0, sistema de fijación para los transductores con dos yugos de acero soldables $1,188.00 USD, (+IVA). -C-N2-SUB, par de cables coaxiales con conectores sumergibles el costo por pie (0.30 m) $3.45 USD (+IVA). -FDM, software para comunicación con computadora, con cable RS232, $673.00 USD (+IVA).

Exactitud: Modo tiempo de transito; y tubería con diámetro interno (ID) mayor de 150mm. Velocidad< 0.3 m/s. +2 % de la lectura. Velocidad<0.3m/s. +0.1 m/s Modo TransFlection; Velocidad>0.3 m/s. +5% tipico. Rango de flujo: Modo tiempo de transito; -12.2 a 12.2 m/s. Modo TransFlection; +0.3 a 4.6 m/s. 0.3 a 9.1 m/s. -0.3 a -9.1 m/s. Sensibilidad del rango: Visualización: Pantalla de LCD de 2 líneas por 16 caracteres (opcional) Aplicabilidad: Modo tiempo de transito; Tuberías con diámetro interno (ID) de 1 mm a 5 m. Modo TransFlection; Tubería con diámetro interno (ID), de 50mm a 5 m. Alimentación: 100-130 VAC, ó 200-240VAC, 12 a 48 VDC (opcional). Entrada: Un canal, opcional 2 canales. Salida: 2 salidas 4-20 mA, un puerto serial RS232, y RS485 (opcional).

PANAMETRICS DF868-1-11-10000 ULTRASONIC LIQUID FLOWMETER

Medidor de gasto, para trabajar en dos posibles modos, Tiempo de transito y Doppler (Utilizan una técnica que llaman TransFlection, que consiste en darle un ángulo de 30º a los sensores), de un canal. Distribuidor: HUMy FLO. Precio: Por el Transmisor DF868-1-11-10000 para

Medición en modo tiempo de transito. $7,712.00 USD (+IVA). -WT-SP-10-DUAL-SUB-S, Par de transductores ultrasónicos, tipo intrusivo, para medir en modo tiempo de transito, $4,950.00 USD (+IVA). -C-N2-SUB, par de cables coaxiales con conectores sumergibles el costo por pie (0.30m) $3,45 USD, (+IVA). -FDM, software para comunicación con computadora, con cable RS232, $673.00 USD (+IVA).

Exactitud: Modo tiempo de transito Velocidad> 0.3 m/s. +2 % de la lectura. Velocidad<0.3m/s. +0.1 m/s Modo TransFlection; Velocidad>0.3 m/s. +5% tipico. Rango de flujo: Modo tiempo de transito; -12.2 a 12.2 m/s. Modo TransFlection; +0.3 a 4.6 m/s. 0.3 a 9.1 m/s. -0.3 a -9.1 m/s. Sensibilidad del rango: Visualización: Pantalla de LCD de 64x128 pixel, y teclado de 39 botones. Aplicabilidad: Modo tiempo de transito; Tuberías con diámetro interno (ID) de 1 mm a 5 m. Modo TransFlection; Tubería con diámetro interno (ID), de 50mm a 5 m. Alimentación: 100-130 VAC, opcionales 200-240VAC, 12 a 48 VDC Entrada: Un canal, opcional 2 canales. Salida: 2 salidas 4-20 mA, un puerto serial RS232, y RS485 (opcional).

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CONTROLOTRON PORTABLE 190P SPECTRA

Medidor de gasto, para tubería en modo Tiempo de transito. Realizar análisis de transformada rápida de Fourier, (FFT). Distribuidor: Controlotron (USA). Precio: Modelo 194GB, sitema portátil, $6,175.00 USD.

-191P1S transductor portátil, para fijación externa, $894.00 USD. -192CNS-20, cable de 20'(50cm) para transductores, 81.00 USD. -192TC, estuche para equipo, $244.00 USD. -195P, Adaptador/cargador de baterías, $105.00 USD.

Exactitud: Calibración en campo del 1% sobre el flujo de .30m/s. Rango de flujo: 0.03 a 12.2 m/s. Sensibilidad del rango: Visualización: Pantalla de LCD de 64x256 pixeles. Aplicabilidad: Tuberías con diámetro de 0.95 a 640 cm. Alimentación: batería interna y 120 VAC. Entrada: Salida: Transmisión serial RS232, una salida analógica de 0-10 Volts.

CONTROLOTRON DEDICATED 4X 190N SPECTRA

Medidor de gasto, para tubería en modo Tiempo de tránsito. Realizar análisis de transformada rápida de Fourier, (FFT). Distribuidor: Controlotron (USA). Precio: Modelo 194NGS-3, sistema dedicado, con data logger $5,037.00 USD.

-191N1S, par de transductores, para fijación externa $731.00 USD. -192CNS-20, cable de 20'(50cm) para transductores, $81.00 USD.

Exactitud: Calibración en campo del 1% sobre el flujo de .30m/s. Rango de flujo: 0.03 a 12.2 m/s. Sensibilidad del rango: Visualización: Pantalla de LCD. Aplicabilidad: Tuberías con diámetro de 0.95 a 640 cm. Alimentación: 100-115 VAC. Entrada: Salida: Transmisión serial RS232, una salida analógica de 0-10 Volts y una salida 4-20 mA.

CONTROLOTRON DEDICATED 4X 190N SPECTRA

Medidor de gasto, para tubería en modo Tiempo de transito. Realizar análisis de transformada rápida de Fourier, (FFT). Distribuidor: Controlotron (USA). Precio: Modelo 194NDS2, sitema dedicado, $3534.00

USD. -191N1S, par de transductores, para fijación externa $731.00 USD. -192CNS-20, cable de 20'(50cm) para transductores, $81.00 USD. -195TC,terminal portátil para equipo, $1,381.00 USD.

Exactitud: Calibración en campo del 1% sobre el flujo de .30m/s. Rango de flujo: 0.03 a 12.2 m/s. Sensibilidad del rango: Visualización: Pantalla de LCD. Aplicabilidad: Tuberías con diámetro de 0.95 a 640 cm. Alimentación: 100-115 VAC. Entrada: Salida: Transmisión serial RS232, una salida analógica de 0-10 Volts y una salida para terminal 195T.

Page 30: Ultrasonico Doppler Tuberias

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ACCUSONIC MODELO 7500 FLOWMETER

Consola para medición del gasto ultrasónico para tuberías. Distribuidor: Fabrica (USA). Precio: $30,550.00 USD (Consola Modelo 7500, sin sensores), con teclado y pantalla (precio aproximado).

-Transductor Modelo 7658 $1462.00 USD. -Transductor ultrasónico Modelo 7632 para medir nivel de agua uplooker, $2,275.00 USD. -Penetradores para atravesar tuberías, Modelo 7691-8, $1,300.00 USD.

-Cable sumergible $6.10 USD por metro. -Cable externo (por fuera de tuberías) $2.40 USD por metro. -Transmisor Modelo 7520, para medir más de dos tuberías, se necesita utilizar con la consola Model 7500, $14,625.00 USD.

Exactitud: +2.0% del rango actual de medición de flujo. Rango de flujo: Sensibilidad del rango: Visualización: Terminal LCD de 4 lineas. Aplicabilidad: Un 7500, se puede aplicar a la medición de tuberías parcialmente llenas a subcargadas. Alimentación: 90-250 VAC. Entrada: Más de 4 entradas 4-20mA. Salida: Se puede seleccionar entre ; 4 o mas salidas 4-20mA. Contactos para relevadores mas de 16, un puerto serial RS232, SDI-12.

TABLA COMPARATIVA DE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN DEL GASTO MEDIANTE ULTRASONIDO EN TUBERÍA

EQUIPO ALIMENTACIÓN ALMACENAMIENTO

DE DATOS SALIDAS DATOS PRECIO

"Greyline PDFM-III". Distribuidor:ICA. Medidor de gasto portátil de efecto Doppler.

100 a 160 VAC, ó 200-260 VAC, seleccionable mediante switch, acepta alimentación con baterías externas de 12 volts, cuenta con batería interconstruida, y cargador interno.

Se presentan los datos en una pantalla LCD de 4 dígitos, existe la opción de un data-logger.

Una salida 4-20 mA: Un puerto serial RS232.

El PDFM-111 desplegara y totalizara el volumen del flujo en galones, litros, pies ó metros cúbicos.

Tiene un costo por unidad de $5,389.50 USD (+IVA), con el distribuidor ICA.

"EIT MODEL 2410-1-1-1-1 (M)". Distribuidor: COIMSA. Medidor de gasto para modo tiempo de transito para tuberias de tipo ultrasónico.

120 VAC. Se despliegan los datos en una pantalla de LCD, además de un data logger de 10,000 puntos.

2 salidas 4-20 mA. Indicador-totalizador de flujo.

El modelo 2410-1-1-1-1-(M)., que incluye un par de transductores, tiene un costo de $4,060.00 USD (+IVA) con el distribuidor COIMSA.

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"PROTEC-8755". Distribuidor: PROTEC. Medidor de gasto en tubería mediante efecto Doppler.

115 VAC. Se despliegan en pantalla de 6 dígitos.

Una salida 4-20 mA. Una salida 0-10Volts. Una salida en pulsos de 5 Volts.

m3/ hora. El modelo PROTEC -8755, con un sensor Nusonics-1811, tiene un costo de $65,000.00 M.N (+IVA), con el distribuidor PROTEC.

"Controlotron 194NGS-3". Distribuidor: Controlotron (USA), Medidor de gasto para tuberías, que trabajan en modo tiempo de transito.

100-115 VAC. Incluye Data-Logger, y grabador registrador para cartas.

Una 4-20 mA. Una 0-10 Volts. Un puerto serial RS232.

Mide del flujo en tubería, en cualquier unidad de ingeniería.

El Modelo 194NGS-3, sistemadedicado, con data logger,$5,037.00 USD. 191N1S, par detransductores, para fijaciónexterna, $731.00 USD. 192CNS-20, cable de 20' (50 cm) paratransductores, $81.00 USD.Estos precios son con eldistribuidor, Controlotron (USA).

"Panametrics XMT868-1-11-00-0201", Distribuidor: HUMyFLO. Medidor de gasto en tuberías para modo, Tiempo de transito.

100-130 VAC. 200-240 VAC. y la opción 12 ó 24 Volts

Memoria de 2 MB. 2 salidas 4-20 mA. Una RS232.

Mide velocidad, flujo y totaliza.

Por el transmisor XMT868-1-11-00-0201, para medición en modo tiempo de transito. $5,336.00 USD (+IVA). C-PT-10-N-U-00-0, Par de transductores ultrasónicos (para tiempo de transito), tipo no intrusivo, $2,168.00 USD (+IVA). CF-BW-P-00-00-0, sistema de fijación para los transductores con dos yugos de acero soldables $1,188.00 USD, (+IVA). C-N2-SUB, par de cables coaxiales con conectores sumergibles el costo por pie (0.30 m) $3.45 USD (+IVA). FDM, software para comunicación con computadora, con cable RS232, $673.00 USD (+IVA). Precios con el distribuidor HUMyFLO.

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"Panametrics DF868-1-11-10000". Distribuidor: HUMyFLO. Medidor de gasto en tuberías para modo, Tiempo de Transito, ó TransFlection (Doppler).

100-130 VAC. y opcionales 200-240 VAC, 12 ó 24 Volts DC.

Data Logger de 43,000 mediciones.

2 salidas 4-20 mA. Un puerto serial RS232. 6 alarmas.

Mide velocidad, flujo y totaliza.

Por el Transmisor DF868-2-11-14001, para medición en modo tiempo de transito, $7,712.00 USD (+IVA). WT-SP-10-DUAL-SUB-S, Par de trasnsductores ultrasónicos, tipo instrucivo, para medir en modo tiempo de Transito. $4,950.00 USD (+IVA). C-N2-SUB, par de cables coaxiales con conectores sumergibles el costo por pie (0.30 m) $3.45 USD (+IVA). FDM, software para comunicación con computadora, con cable RS232, $·673.00 (+IVA), mas visita de un ingeniero de Panametrics que instala y alinea los transductores, con un costo de $1,200.00 USD por día, mas gastos de hospedaje, alimentación y transporte. Precios con el distribuidor UMyFLO.

"Modelo 7500". Distribuidor: Accusonic (USA). Consola para medición de gasto en canal abierto, sistema Multi-Path.

90-250 VAC. 12-24 VDC.

Datta logger opcional, con intervalos de almacenamientos de datos seleccionable.

4 salidas 4-20 mA. 16 reveladores. Un puerto serial RS232. Un SDI-12.

Proporciona el volumen total, así como el flujo total.

Distribuidor: Fabrica (USA). Precio: $30,550.00 USD Consola Modelo 7500, sin sensores, con teclado y pantalla (precio aproximado). Transductor Modelo 7658 $1462.00 USD. Transductor ultrasónico uplooker para medir el nivel del agua Modelo 7632 $2,275.00 USD. Penetradores de tuberías Modelo 7691-8 $1,300.00 USD. Cable sumergible $6.10 USD por metro. Cable externo (por fuera de tuberías)$2.40 USD por metro. Transmisor Modelo 7520, para medir mas de dos tuberías, se necesita utilizar junto con la consola Modelo 7500, $14,625.00 USD. $10.000 USD, por los gastos de un Ingeniero de planta, que realiza la instalación.

Page 33: Ultrasonico Doppler Tuberias

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RESPUESTAS A LAS AUTOEVALUACIONES

EVALUACIÓN 1 EVALUACIÓN 2

1. C 2. D 3. C 4. A 5. C 6. B 7. A 8. C 9. D 10. C 11. D

1. D 2. D 3. A 4. A 5. C 6. C 7. B 8. C 9. D

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ESTA ES LA CONTRAPORTADA INTERNA Y AQUÍ SE ALOJARÁ EL DISCO COMPACTO CON SU FUNDA

LA SIGUIENTE PÁGINA ES LA CONTRAPORTADA EXTERIOR

Page 35: Ultrasonico Doppler Tuberias

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SEMARNAP CNA IMTA

SERIE AUTODIDÁCTICA DE MEDICIÓN DEL AGUA Subdirección General de Administración del Agua, CNA

Coordinación de Tecnología Hidráulica, IMTA SERIE AZUL

Número de ISBN

Título

Autor

968-7417-64-1 Métodos y Sistemas de Medición de Gasto

Ochoa, A. L.

968-7417-65-X Medidor Ultrasónico Tiempo en Tránsito

Bourguett, O. V.

968-7417-66-8 Medidor Ultrasónico de Efecto Doppler para Tuberías

Patiño, G. C.

968-7417-67-6 Medidor Ultrasónico de efecto Doppler para Canales

Pedroza, G. E.

968-7417-68-4 Medidor Electromagnético

Buenfil, R. M.

968-7417-69-2 Tubo Pitot

Ruiz, A. A.

968-7417-70-6 Placa Orificio

Rivas, A. I.

968-7417-48-X Aforador de Garganta Larga García, V. N. Vargas, D. S.