Las tuberías de transporte de agua potable, arterias principales o red de alta suelen ser conducciones de diámetros grandes. Están pensadas para transportar grandes volúmenes de agua desde embalses, ríos, pozos, depósitos de almacenamiento o plantas de tratamiento hasta la red de distribución urbana.
¿Por qué es importante medir bien el caudal en las tuberías de transporte de agua?
- Eficiencia hídrica
Las redes de transporte forman parte de la estructura principal de la red de abastecimiento, el paso previo a la red de distribución y trasiegan grandes volúmenes de agua. Un pequeño error en su gestión, o una pequeña rotura, puede significar muchos m3 de pérdidas de agua y dejar sin suministro a un número muy grande de usuarios.
Un buen sistema de medición de caudal nos dará una información buena que nos permitirá realizar una gestión óptima y nos ayudará a controlar las pérdidas de agua. Podremos actuar de forma adecuada en cada momento, asegurando que este recurso llegue con la cantidad esperada.
Una buena medición nos permitirá gestionar de manera inteligente el agua y planificar mejor nuestra infraestructura.
- Seguridad
Una rotura en una red de transporte, además de dejar sin agua a muchos usuarios, puede significar un gran socavón y provocar una avenida de agua causando daños personales y materiales. Medir de forma correcta el caudal puede ayudar a detectar fugas de agua y a reaccionar con mayor rapidez ante un incidente de este tipo.
Soluciones para la medición de caudal en tuberías de transporte
En este blog, os queremos presentar algunas de las soluciones que hemos utilizado para medir el caudal en la red de transporte con lo que consideramos son sus ventajas y desventajas.
1. Caudalímetros electromagnéticos de inserción
Una de las soluciones clásicas para la medición de caudal en tuberías grandes son los caudalímetros de inserción ya que normalmente requieren de una instalación sencilla y necesitan poco espacio de montaje.
Nosotros utilizamos los caudalímetros electromagnéticos de inserción MS3810 Isomag. Únicamente hay que realizar un picaje en la tubería por donde insertar el caudalímetro.
1.1 ¿Cómo funcionan los caudalímetros electromagnéticos de inserción?
El principio de funcionamiento de los caudalímetros electromagnéticos está basado en la ley de Faraday de inducción magnética. Este principio nos dice que cuando un conductor se mueve dentro de un campo electromagnético se le induce un voltaje.
En nuestro caso, los caudalímetros electromagnéticos crean un campo electromagnético a partir de las bobinas que tienen montadas en el cuerpo del tubo. Si este campo electromagnético es atravesado por un líquido conductivo (por ejemplo, el agua potable tiene una conductividad que típicamente se mueve alrededor de los 400 micro siemens /cm) se crea una diferencia de potencial que recogen los electrodos insertados en el mismo tubo. Esta diferencia de potencial será mayor cuanto mayor velocidad / caudal exista. De esta manera, obtenemos una relación entre el caudal y la diferencia de potencial.
En el caso de los caudalímetros electromagnéticos de inserción, el campo electromagnético se genera en la punta del sensor
1.2 Ventajas de los caudalímetros de inserción
- Instalación sencilla, sólo con un picaje en la tubería
- Sin partes móviles
- Espacio de montaje reducido
- Económicos
1.3 Puntos débiles de los caudalímetros de inserción
- Al medir en sólo un punto, la exactitud de estos equipos no es tan buena como las otras soluciones que presentamos en este blog
- Necesitan de un buen tramo recto aguas arriba para que las condiciones de caudal sean ordenadas y poder medir de forma óptima. Típicamente se necesitan entre 10D y 20D (diámetros) aguas arriba.
- Para caudales velocidades de flujo muy bajas, que pueden darse en las tubería de transporte, pueden tener problemas de medición: errores mayores, no detección de caudal
- Aunque la instalación es muy sencilla, si la tubería está a presión, hay que tener en cuenta temas de prevención riesgos en el momento del montaje y desmontaje para proteger a los técnicos de instalación.
2. Caudalímetros electromagnéticos en línea
Son otra de las soluciones clásicas para la medición de caudal de agua en tuberías de transporte. En este caso se debe intercalar un tubo electromagnético en la arteria de transporte.
En nuestro caso utilizamos los caudalímetros electromagnéticos en línea MS2500 Isomag.
2.1 ¿Cómo funcionan los caudalímetros electromagnéticos en línea?
El principio de funcionamiento de los caudalímetros electromagnéticos está basado en la ley de Faraday de inducción magnética. Este principio nos dice que cuando un conductor se mueve dentro de un campo electromagnético se le induce un voltaje.
En nuestro caso, los caudalímetros electromagnéticos crean un campo electromagnético a partir de las bobinas que tienen montadas en el cuerpo del tubo. Si este campo electromagnético es atravesado por un líquido conductivo (por ejemplo, el agua potable tiene una conductividad que típicamente se mueve alrededor de los 400 micro siemens /cm) se crea una diferencia de potencial que recogen los electrodos insertados en el mismo tubo. Esta diferencia de potencial será mayor cuanto mayor velocidad / caudal exista. De esta manera, obtenemos una relación entre el caudal y la diferencia de potencial.
2.2 Ventajas de los caudalímetros electromagnéticos en línea
- Equipos muy utilizados en el ciclo de agua
- Sin partes móviles
- Muy buena exactitud, típicamente alrededor del 0,4% del valor medido
- Necesitan de poco tramos recto aguas arriba y aguas abajo para medir de forma óptima. Incluso pueden medir en condiciones sin tramos rectos U0D0
2.3 Puntos débiles de los caudalímetros electromagnéticos en línea
- Sobretodo, en tuberías grandes, su tamaño y peso
- La instalación y desinstalación (en el caso de que sea necesaria) requiere de equipos especializados, grúas, etc.
- Para su instalación es necesario cortar el suministro de agua
- Para grandes tamaños el precio puede ser importante
3. Caudalímetros ultrasónicos no invasivos
Esta es una solución muy interesante y que cada vez más se está instalando en tuberías de gran tamaño debido a las ventajas que tiene.
Nosotros utilizamos la familia FLEXIM, Fluxus F532 WD y F731WD.
3.1 Principio de funcionamiento de los caudalímetros ultrasónicos no invasivos
Con nuestra tecnología de tiempo de tránsito no invasiva podemos medir lo que está pasando por dentro de una tubería sin necesidad de insertar ningún elemento.
Medimos por fuera lo que pasa por dentro.
Nuestros caudalímetros ultrasónicos no invasivos emiten pulsos ultrasónicos a favor y en contra de la corriente. La diferencia de tiempo entre los que van a favor y en contra es proporcional a la velocidad del caudal. Conociendo el diámetro interior de la tubería y por lo tanto el área, obtendremos el caudal (Q= v.A).
3.2 Ventajas de los caudalímetros ultrasónicos no invasivos Flexim
- La instalación es muy sencilla, por fuera de la tubería
- No hemos de parar el suministro para realizar la instalación ni necesitamos realizar ningún picaje ni mecanizado en la tubería
- Podemos medir en tuberías de cualquier material
- Para tuberías de gran tamaño, son equipos económicos tanto a nivel de adquisición como de instalación
- Disponen de diagnósticos claros y concretos para asegurar que la instalación y puesta en marcha se ha realizado de manera óptima.
3.3 Puntos débiles de los caudalímetros no invasivos
- Típicamente se requiere de 10D (10 diámetros) de tramo recto aguas arriba de la instalación para asegurar un perfil de velocidades ordenado.
- Debido a su consumo eléctrico, más alto que los electromagnéticos, no dispone de equipos de instalación permanente a baterías
- La exactitud es algo menor que la de los caudalímetros electromagnéticos en línea. La exactitud es típicamente del 1% del valor medido.
Ejemplo de una aplicación en una tubería de transporte
En este ejemplo mostramos un caso real en una tubería de transporte de DN1100 de hierro dúctil. Primero se instaló un caudalímetro electromagnético de inserción y al cabo de unos años se optó por un caudalímetro ultrasónico no invasivo de 2 haces.
Inicialmente no existía un medidor de caudal en este punto y el caudalímetro electromagnético de inserción fue una buena opción para empezar a obtener mediciones y mejorar el control de la red.
Debido a que el régimen de caudal era muy bajo en algunos periodos, la velocidad del flujo era muy baja, el caudalímetro de inserción no podía dar sus máximas prestaciones. Para mejorar los datos de caudal de esta arteria de transporte se optó por instalar un caudalímetro ultrasónico de 2 haces ultrasónicos. De esta manera se consiguió mejorar la medición del caudal y monitorizar mejor el comportamiento de la red en cuanto a eficiencia hídrica y seguimiento de posibles fugas de agua.
