Vencimiento consulta pública: 2009.10.16

PROYECTO DE NORMA EN CONSULTA PUBLICA

NCh3205.c2009

Medidores de caudal de aguas residuales - Requisitos

Preámbulo El Instituto Nacional de Normalización, INN, es el organismo que tiene a su cargo el estudio y preparación de las normas técnicas a nivel nacional. Es miembro de la INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISION PANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esos organismos. Este proyecto de norma se estudió a través del Comité Técnico Medidores de caudal, para establecer los requisitos que deben cumplir los medidores de caudal para aguas residuales. Por no existir Norma Internacional, en la elaboración de este proyecto de norma se han tomado en consideración los documentos siguientes: ASTM D 5089:1995 (Reaprobada 2008) ASTM D 5640:1995 ISO 4064-1 (2005)

Standard Test Method for Velocity Measurements of Water in Open Channel with Electromagnetic Current Meters. Standard Guide for Selection of Weirs and Flumes for Open Cannels Flow. Measurements of water flow in fully charged closed conduits Meters for cold potable water and hot water - Part 1: Specifications.

y antecedentes técnicos nacionales. El proyecto de norma NCh3205 ha sido preparado por la División de Normas del Instituto Nacional de Normalización. Los Anexos A, B y C no forman parte del proyecto de norma, se insertan sólo a título informativo.

I

NCh3205

Contenido Página Preámbulo

I

1

Alcance y campo de aplicación

1

2

Referencias normativas

1

3

Términos y definiciones

2

4

Equipos de medición

4

4.1

Clasificación básica

4

4.2

Clasificación según tecnología de medición

5

4.3

Materiales

6

5

Requisitos de instalación

6

5.1

Generalidades

6

6

Requisitos para medidores de caudal fijos, con dispositivos primarios

7

6.1

Condiciones generales

7

6.2

Especificaciones

8

7

Requisitos para medidores móviles con dispositivos secundarios

8

7.1

Condiciones generales

8

7.2

Especificaciones

9

8

Curva de calibración y verificación de mediciones

9

9

Certificación

II

10

NCh3205

Contenido Página 10

Marcado

10

10.1

Generalidades

10

10.2

Marcas mínimas requeridas

11

10.3

Marcas adicionales

11

Anexos Anexo A (informativo) Recomendaciones

13

A.1

Transductor ultrasónico posicionado sobre el canal (sensor de nivel)

13

A.2

Transductor de presión sumergido (sensor de nivel)

14

A.3

Medidor con tecnología radar para medición de nivel

14

A.4

Medidor por el método del efecto Doppler

15

A.5

Medidor por el método electromagnético

15

Anexo B (informativo) Tecnologías actuales

16

B.1

Tecnología para medición del nivel del flujo

16

B.2

Tecnologías para la medición del caudal por el método área velocidad (AV)

17

Anexo C (informativo) Bibliografía Figuras

19

Figura 1 Esquema medidor de velocidad de fluido por el método del efecto Doppler

11

Figura 2 Medidor de velocidad de fluido por el método electromagnético

12

Figura 3 Transductores acústicos externos de efecto Doppler colocados mediante una abrazadera a una tubería

12

III

NCh3205

Contenido Página Tablas Tabla 1 Requisitos mínimos de precisión de los medidores Tabla 2 Marcas mínimas requeridas

IV

9 11

Vencimiento consulta pública: 2009.10.16

PROYECTO DE NORMA EN CONSULTA PUBLICA

NCh3205.c2009

Medidores de caudal de aguas residuales - Requisitos

1 Alcance y campo de aplicación 1.1 Esta norma establece los requisitos mínimos, para la fabricación e instalación de los medidores de aguas residuales. 1.2 Esta norma se aplica a los medidores de caudal cuyo tipo de instalación sea fijo o móvil. 1.3 Esta norma se aplica a medidores instalados para medir caudales de aguas servidas y residuos industriales líquidos, que cumplan con la reglamentación vigente. 1.4 Esta norma se aplica a medidores de caudal instalados en establecimientos industriales y en plantas de tratamiento de aguas servidas. 1.5 Esta norma se podrá utilizar para medidores de caudales empleados en otro tipo de instalaciones, que defina la Autoridad Competente.

2 Referencias normativas Los documentos siguientes son indispensables para la aplicación de esta norma. Para referencias con fecha, sólo se aplica la edición citada. Para referencias sin fecha se aplica la última edición del documento referenciado (incluyendo cualquier enmienda). NCh255 NCh256 NCh1105

Cobre y sus aleaciones para fundición - Terminología, clasificación y designación. Cobre - Cobres aleados y aleaciones de cobre - Barras, perfiles y pletinas Terminología - Especificaciones generales y métodos de ensayo. Ingeniería sanitaria - Alcantarillado de aguas residuales - Diseño y cálculo de redes.

1

NCh3205 NCh1623 NCh2080 IEC 60529

Cámaras de inspección prefabricadas de hormigón para redes de alcantarillado - Requisitos. Tapas y anillos para cámaras de válvulas de agua potable y para cámaras de inspección de alcantarillado público. Degrees of protection provided by enclosures.

3 Términos y definiciones Para los propósitos de esta norma, se aplican los términos y definiciones siguientes: 3.1 aguas grises: aguas residuales provenientes de las tinas y duchas, lavatorios, lavaplatos y otros similares, excluyendo las aguas negras 3.2 aguas negras: aguas residuales que contienen excretas 3.3 aguas residuales: aguas que se descargan al alcantarillado después de haber sido usadas en instalaciones domiciliarias o en algún tipo de proceso, o producidas por éste, y que no tienen ningún valor inmediato para ese proceso 3.4 aguas servidas; aguas servidas domésticas: aguas residuales que sólo contienen los desechos de una comunidad, compuestas por aguas grises y aguas negras 3.5 Autoridad Competente: entidad (pública o privada) o autoridad estatal que tiene competencia en el ámbito del diseño, la construcción, la regulación o la fiscalización de las instalaciones y obras pertinentes a sus servicios, de acuerdo a su ámbito de acción, cuando corresponda 3.6 cámara de inspección: aquella que permite la operación, registro y mantenimiento del sistema de alcantarillado 3.7 canal abierto: sistema por el cual las aguas residuales fluyen por gravedad, de forma libre, e incluye canales, aliviaderos, o similares 3.8 caudal: área de la sección transversal efectiva (A), del canal abierto y conductos similares, que atraviesa el agua residual, multiplicado por la velocidad lineal media del fluido (V) y se expresa por la ecuación de continuidad

Q (m3 /s) = A (m2 ) × V (m/s) Es también, el volumen de fluido que pasa por los diferentes conductos, en la unidad de tiempo.

2

NCh3205 3.9 efecto Doppler: variación aparente de la frecuencia de una onda periódica que se propaga en un medio mecánico debido al movimiento de la fuente de ondas, del observador, o de ambos en dicho medio.

Para los efectos de esta norma, es la variación de la frecuencia de la onda emitida por un transductor ultrasónico, cuando es reflejada por un objeto en movimiento, en las aguas residuales 3.10 equipo patrón: equipo provisto de sensores de mayor precisión al empleado en las mediciones de rutina 3.11 error de medición (precisión): inexactitud que se acepta como inevitable al comparar una magnitud con su patrón de medida 3.12 espacios confinados: espacios con aberturas limitadas de entradas y salidas y ventilación natural desfavorable, en los que se pueden acumular contaminantes tóxicos o inflamables, o tener atmósferas deficientes en oxígeno. Estos espacios además, son estrechos, incómodos para el trabajo y de limitada iluminación 3.13 estándares de protección IP y NEMA: estándares que clasifican el grado de protección contra ambientes tales como sólidos (polvo) y líquidos (como el agua), que deben cumplir los equipos y accesorios eléctricos y electrónicos 3.14 medidor de caudal: aparato destinado a medir e indicar el nivel, velocidad y caudal de aguas residuales. Disponen de sensores para medir alturas del nivel y velocidad del agua residual, y de registradores 3.15 medidor de caudal fijo: aquel medidor instalado en forma permanente operado mediante conexión a la red de corriente alterna 3.16 medidor de caudal móvil: aquel medidor portátil operado con baterías 3.17 medidor por el método del efecto Doppler, con ondas ultrasónicas: aquel medidor de caudal que mide los cambios de frecuencia de las ondas ultrasónicas que se emiten por el transductor y son recepcionadas, luego de haber sido reflejadas por sólidos en suspensión, burbujas y otras discontinuidades en movimiento, en las aguas residuales y se aplica a la medición de velocidad de esta agua (ver Figura 1) 3.18 medidor por el método electromagnético: aquel medidor de caudal de tipo inductivo, que realiza la medición de la velocidad de las aguas residuales, utilizando el principio de la Ley de Faraday, por la cual el paso del líquido conductor de la electricidad, a través de un campo magnético, induce un voltaje, que genera una corriente eléctrica proporcional a la velocidad del fluido líquido (ver Figura 2)

3

NCh3205 3.19 medidor por el método del radar: aquel medidor que mide tanto el nivel como la velocidad de las aguas residuales, utilizando la información de las ondas electromagnéticas reflejadas por el nivel de líquido y los reflectores en movimiento en ese medio, determinando de esa forma el caudal del fluido. También puede utilizar transductores ultrasónicos para la medición de nivel 3.20 método área-velocidad (AV): método utilizado para medir el caudal de las aguas residuales en canales abiertos y conductos similares, dónde el área se determina a través de la forma de los conductos, con la altura del nivel del líquido y la velocidad del líquido se determina utilizando tecnologías que aplican los métodos del efecto Doppler y el electromagnético 3.21 monitoreo: actividad realizada para controlar la calidad y caudal de las aguas residuales, en conformidad a lo dispuesto en la normativa vigente 3.22 ril; riles: residuo(s) industrial(es) líquido(s) descargado(s) por un establecimiento industrial 3.23 sensor de altura: dispositivo parte de un medidor de caudal que, utilizando diferentes técnicas, permite determinar el nivel del fluido en los canales abiertos y conductos similares 3.24 transductor: dispositivo que recibe la potencia de un sistema mecánico, electromagnético o acústico y la trasmite a otro 3.25 tubería: conducto cerrado por donde fluyen las aguas residuales de forma libre, por gravedad, sin presión 3.26 ultrasonido: ondas acústicas cuyas frecuencias están por encima del límite perceptible del oído humano. Es utilizado en mediciones de distancia, donde se requiere un trasmisor de ondas y un receptor de las mismas, una vez reflejadas por un cambio del medio o posición de una discontinuidad

4 Equipos de medición 4.1 Clasificación básica Existen equipos primarios y secundarios según se describe a continuación. 4.1.1 Dispositivos primarios

Estos dispositivos son estructuras hidráulicas calibradas, construidas en diversos materiales (hormigón, PRFV, metal), colocadas en un canal abierto por donde fluye el líquido, generando una restricción al paso del fluido, con una relación conocida de profundidad (nivel) y caudal.

4

NCh3205 El caudal sobre o a través de la restricción está relacionado con el nivel del líquido, tal que el caudal puede ser determinado con una simple medición del nivel. Los dispositivos primarios crean una relación geométrica entre la profundidad (nivel) y la tasa del fluido. Los dos tipos básicos de dispositivos primarios de medición son: -

vertederos (aliviaderos): triangulares, rectangulares y trapezoidales; y

-

canales: Parshall, Palmer Bowlus y H.

4.1.2 Dispositivos secundarios

Son medidores del flujo que miden la altura del nivel de la superficie del líquido que fluye por un canal o cañería o por los dispositivos primarios y convierten esta medida en un valor del caudal de agua, que cumple con los requisitos indicados en 6.2 ó 7.2, según corresponda. Para la realización de esa función, los medidores de flujo modernos utilizan tablas generadas por computadores o dispositivos on-line, que realizan instantáneamente el cálculo del caudal basado en relaciones matemáticas establecidas.

4.2 Clasificación según tecnología de medición 4.2.1 Tecnologías de determinación de nivel

Existe una variedad de métodos para medir la altura del nivel del líquido que fluye en canales abiertos y conductos similares. Los medidores de nivel más utilizados son: -

Transductores ultrasónicos.

-

Transductores de presión sumergidos.

-

Transductores por ondas de radar.

4.2.2 Tecnologías para la medición del caudal por el método área velocidad (AV)

Esta tecnología mide el área de la sección transversal efectiva (perpendicular a la velocidad del fluido), de la corriente de fluido en un cierto punto y a la vez la velocidad lineal promedio del fluido por esa sección transversal. Para medir la velocidad de las aguas residuales en canales abiertos y conductos similares, se emplean los métodos siguientes: -

Método por el efecto Doppler, con ondas ultrasónicas.

-

Método electromagnético.

-

Método por radar (efecto Doppler).

5

NCh3205 4.3 Materiales Los componentes del medidor de caudal tales como canaletas, vertederos, tuberías, pueden estar fabricados de materiales plásticos, hormigón u otro material que sea apto para estar en contacto con aguas residuales. Los materiales de los otros componentes de un medidor de caudal, como sensores o equipos registradores, deben ser aptos para estar expuestos a las condiciones de instalación. 4.3.1 Plásticos

La composición de las partes de plástico expuestas a la radiación UV debe contener estabilizantes UV, además deben ser opacos. Las superficies interiores y exteriores del medidor de caudal, examinadas visualmente sin aumento, deben ser limpias, libres de surcos, picaduras, poros y otros defectos superficiales que pudieran alterar sus propiedades funcionales. Algunos materiales plásticos posibles de utilizar son PE, PVC, PP, POM, ABS. 4.3.2 Metales

Los materiales metálicos usados en los medidores de caudal deben ser resistentes al ambiente interno y externo, o deben estar protegidos contra la corrosión. Algunos materiales metálicos posibles de utilizar en los equipos de medición son acero inoxidable, aluminio, cobre y aleaciones (por ejemplo, los especificados en NCh255 y NCh256). 4.3.3 Elastómeros

Algunos materiales elastoméricos posibles de utilizar en los equipos de medición son NR, EPDM, BR.

5 Requisitos de instalación 5.1 Generalidades Para la instalación de los medidores de caudal de aguas residuales se deben seguir las instrucciones y recomendaciones del fabricante. Durante la instalación, los sensores se deben colocar en lugares libres de cambios bruscos, en tamaños y direcciones, para evitar irregularidades hidráulicas que puedan llevar a errores de medición.

6

NCh3205 Durante la instalación, se debe disponer de un sistema de fijación y elementos de montaje que aseguren la correcta instalación, fundamentalmente en espacios confinados (ver Figura 3). Se requiere cierta flexibilidad para la instalación de los medidores, ya sea en cámaras de registro, cámaras servidas u otros lugares, que permitan contar con accesorios adecuados para las instalaciones, evitando de esa forma instalaciones que no se adecuen correctamente con los sensores. El equipamiento debe estar dispuesto de forma tal que el monitoreo sea realizado eficientemente. La instalación debe ser tal que asegure que el mantenimiento se realice de manera eficiente. Los sensores deben tener la capacidad de poder ser limpiados, para la eliminación de elementos patógenos, sin poner en riesgo al equipo y al personal. Si se instala en una cámara, ésta debe permitir la correcta medición y registro de la información. La cámara puede ser construida in situ según especificaciones del proyecto o bien, si es prefabricada debe cumplir con NCh1623. Toda cámara, si corresponde, debe contar con ventilaciones que eviten la acumulación de gases. En caso que se instalen tapas, éstas deben cumplir con las especificaciones del proyecto o con NCh2080. En todo caso, el punto en que se instale el medidor de caudal debe estar funcionando en condiciones normales de escurrimiento de las aguas servidas o riles, sin presentar obstrucciones o el transporte de elementos que interfieran en la medición. En caso de conectar el equipo a un computador del recinto o planta de tratamiento, esta instalación se debe ejecutar dejando las perforaciones necesarias para su conexión a un rescatador de datos.

6 Requisitos para medidores de caudal fijos, con dispositivos primarios 6.1 Condiciones generales 6.1.1 Las instalaciones deben permitir la conexión eléctrica del equipo de medición con su respectivo registrador y dispositivos para rescate de datos. 6.1.2 La cámara de muestreo o el lugar en que se realizará la medición del caudal debe permitir la instalación de un sensor de altura de escurrimiento y su correspondiente dispositivo primario de medición.

7

NCh3205 6.2 Especificaciones 6.2.1 Los medidores de caudal fijos, están constituidos por:

a) un dispositivo primario que genera una sección de control, el que por la medición de la altura de escurrimiento puede determinar el caudal; b) un sensor que mide la altura; y c) un registrador-procesador de los datos leídos por el sensor. 6.2.2 El sensor de altura debe ser de tipo no sumergido, para instalación fuera del flujo y debe entregar las mediciones de altura con un error máximo de ± 0,5% en un rango de temperaturas de 0ºC a 60ºC. 6.2.3 Los dispositivos primarios que generen la sección de control para medir la altura de escurrimiento que permita determinar el caudal, pueden ser canaletas tipo Parshall o Palmer Bowlus, o vertederos. En todo caso el diseño de estos dispositivos debe permitir el escurrimiento normal del flujo, sin acumulación de sedimentos. 6.2.4 El sensor y registrador-procesador se deben poder alimentar desde la red eléctrica y contar con batería de respaldo para una autonomía mínima de 10 días. 6.2.5 Los registradores-procesadores deben ser capaces de registrar al menos una medición cada 10 min, entregar en forma constante tanto el caudal instantáneo como el volumen medido y poder ser conectados a un rescatador de datos (data logger), a un computador o a una impresora (printer plotter). 6.2.6 El equipo de medición debe entregar en forma constante la altura, el caudal que se está midiendo y el volumen medido acumulado, así como mantener la información de volúmenes registrados día a día y caudales diarios máximos y mínimos, por un período mínimo de seis meses.

7 Requisitos para medidores móviles con dispositivos secundarios 7.1 Condiciones generales 7.1.1 El medidor debe contar con la protección adecuada para el transporte. 7.1.2 Su instalación en el punto de medición, debe cumplir con lo indicado por el fabricante, para la correcta medición.

8

NCh3205 7.2 Especificaciones 7.2.1 Los medidores de caudal móviles, están constituidos por elementos sensores, de tecnología área-velocidad o altura-velocidad, y registradores-procesadores de datos que entregan los valores de caudal y volúmenes medidos.

Los sensores pueden ser tipo ultrasónico, magnéticos o de presión, con un error máximo de ± 0,5%. 7.2.2 Los registradores-procesadores deben ser capaces de registrar al menos una medición cada 10 min, entregar en forma constante tanto el caudal instantáneo como el volumen medido y poder ser conectados a un rescatador de datos (data logger), a un computador o a una impresora (printer plotter). 7.2.3 El equipo de medición en su conjunto, debe estar dotado de baterías para una autonomía mínima de 48 h, y poder funcionar con temperaturas de hasta 60ºC. 7.2.4 Los sensores deben tener la precisión indicada en Tabla 1. Tabla 1 - Requisitos mínimos de precisión de los medidores Tecnología Electromagnética AV Ultrasónica Doppler AV Ultrasónica sobre el canal (nivel) Radar Doppler

Precisión velocidad hasta ± 2% -

Precisión altura (nivel) hasta ± 1% (manométrica) hasta ± 2% (ultrasónica sobre canal) -

Precisión combinada (caudal) hasta 5% hasta 5%

-

hasta ± 2%

-

hasta ± 0,5%

hasta ± 2% (ultrasónica)

hasta 5%

7.2.5 Los medidores de caudal que se instalan en el flujo, deben presentar un grado de protección IP 68, según clasificación de IEC 60529.

8 Curva de calibración y verificación de mediciones Para la realización de la curva de calibración se debe considerar lo indicado en los folletos técnicos del medidor de caudal, las especificaciones del fabricante o proveedor para su instalación y los rangos de medición y error. 8.1 La calibración de los medidores de caudal de aguas residuales, la debe realizar un organismo acreditado o que sea parte de la Red Metrológica Nacional. 8.2 La calibración se debe realizar con dispositivos primarios de sección determinada y/o contrastando con equipos tipo molinete. 8.3 Cada medidor, móvil o fijo, se debe verificar midiendo los parámetros de medición, contra un equipo patrón, por ejemplo, regleta graduada y/o sensores de velocidad móviles de operación manual.

9

NCh3205 8.4 Los equipos patrones de verificación deben contar con su respectiva certificación metrológica y curva de calibración. 8.5 Para medidores en uso continuo, la periodicidad de las mediciones de verificación debe ser cada 8 h como mínimo y cubriendo el rango de valores mínimos, medios y máximos medidos en ± 15%. 8.6 Los valores medidos para efectos de la calibración y verificación, se deben registrar en planilla junto con la identificación de los equipos, tanto el utilizado en la de medición de rutina como el de verificación y anexar al informe de la medición de rutina.

9 Certificación Para esta norma se acepta la certificación según ISO/CASCO Modelo 5 (Ensayo de tipo y evaluación del control de calidad en la planta seguido por una supervisión que considera la auditoría del control de calidad en la fábrica y ensayo de muestras tomadas en la fábrica y en el comercio) o bien, según ISO/CASCO Modelo 7 (Ensayo por lotes). En cualesquiera de los casos anteriores, los medidores deben estar previamente certificados según ISO/CASCO Modelo 1 (Ensayo de tipo). La certificación se debe efectuar por un organismo de certificación acreditado por la Autoridad Competente.

10 Marcado 10.1 Generalidades 10.1.1 Las marcas en los equipos deben estar impresas o formadas directamente en el cuerpo y sus dispositivos, de tal modo que después del almacenaje, manipulación e instalación, se mantengan legibles. 10.1.2 Las marcas no deben iniciar fracturas u otros defectos que influyan adversamente en el funcionamiento del medidor. 10.1.3 Si se usa impresión, el color de la información impresa debe diferir del color base del equipo de medición. 10.1.4 El tamaño de la marca debe ser tal que sea legible sin aumento. 10.1.5 La marca debe estar fuera de las zonas de lectura de las mediciones.

10

NCh3205 10.2 Marcas mínimas requeridas Las marcas mínimas requeridas deben estar de acuerdo con Tabla 2. Tabla 2 - Marcas mínimas requeridas Antecedente a)

Referencia a la norma

Nombre del fabricante y/o marca registrada Rango de medición a)

Marca o símbolo NCh3205 Nombre o logo Ejemplo xxx

Esta información puede estar impresa sobre una etiqueta adherida al accesorio o sobre una bolsa individual.

10.3 Marcas adicionales El medidor de caudal puede tener información adicional, por ejemplo, el lugar o fecha de producción (en figura o símbolo), las que pueden aparecer en una etiqueta adjunta o separada del equipo. Todo medidor o equipo de medición debe incluir un folleto explicativo del funcionamiento y el modo de empleo.

11

NCh3205

12

NCh3205

Anexo A (Informativo)

Recomendaciones En este anexo se presentan algunas recomendaciones, ventajas y problemas, que deben conocer los compradores e instaladores, para la selección, compra e instalación de los medidores de caudal, con sus correspondientes sensores o transductores, de diferentes tecnologías, para medición de nivel, velocidad y caudal de aguas residuales en canales abiertos y conductos similares.

Recomendaciones para medidores con diferentes tecnologías

A.1 Transductor ultrasónico posicionado sobre el canal (sensor de nivel) Este sensor de nivel es recomendable cuando están presentes sólidos pesados en las aguas residuales. Es ampliamente utilizado en cañerías de diámetros medios y grandes, por donde fluye el líquido de forma libre y también cuando hay presencia de limo y grasa suspendida; también se utiliza cuando la presencia de sustancias químicas muy agresivas, constituye un problema. El no contacto del sensor con el fluido en los canales abiertos y conductos similares, le provee de una alta exactitud de las mediciones. Esta tecnología es de bajo mantenimiento, fácil montaje y no es afectada por la velocidad del fluido y las sustancias químicas presentes en él, aunque el exceso de viento y turbulencias en la corriente del líquido, pueden causar pérdidas en la recepción e inconsistencias del eco respectivamente. Por otro lado, vapores y espuma en la superficie del fluido, pueden causar falsas lecturas y rápidos cambios en la temperatura del aire, pueden ser causa de mediciones inexactas. Esta tecnología es adecuada para medir bajos flujos en el fondo de los canales. Los sensores ultrasónicos tienen bajo consumo de energía, atributo muy deseable en medidores portátiles.

13

NCh3205

A.2 Transductor de presión sumergido (sensor de nivel) Este sensor de nivel es recomendable cuando existen espumas y turbulencias en la superficie del líquido que fluye. Los medidores con esta tecnología son una buena selección para canales que contienen limo y sólidos suspendidos y donde flotan aceites y/o grasas. Estos sensores permiten una rápida instalación. Los sensores sumergidos de bajo perfil, presentan una mínima obstrucción al flujo del líquido y son precisos incluso con limo y sal sobre ellos. Los sensores de presión sumergidos tienen bajo consumo de energía, atributo muy deseable en medidores portátiles. No obstante lo anterior, la presencia de sustancias químicas agresivas pudieran ser un problema para el uso de esta tecnología. Por otra parte, altos niveles de velocidad y cambios en la temperatura del fluido, pudieran afectar la exactitud de las mediciones. Estos sensores están sujetos a ser arrastrados por las aguas residuales por lo que se recomienda un monitoreo periódico.

A.3 Medidor con tecnología radar para medición de nivel La tecnología radar ofrece importantes ventajas en la medición de nivel del fluido en aguas residuales en canales abiertos y conductos similares. Es una tecnología sin contacto directo con el fluido, requiriendo poco mantenimiento, siendo por lo tanto una selección rentable. Esta tecnología es insensible a los cambios en la temperatura y humedad del aire, por donde se trasmiten las ondas electromagnéticas. Aplicando esta tecnología para la determinación del nivel del líquido, se pueden medir grandes distancias, desde el medidor hasta la superficie del líquido que fluye. La tecnología radar para la medición de nivel es recomendable para su aplicación en atmósferas y aguas residuales corrosivas. Uno de sus atributos más importantes es su disponibilidad para situaciones de altas temperaturas. Esta tecnología es muy adecuada para detectar niveles a través de formación de espuma en la superficie del líquido que fluye.

14

NCh3205

A.4 Medidor por el método del efecto Doppler Dado que la medición por este efecto depende de la fortaleza de la señal que se recepta, se requieren altas intensidades de las señales emitidas y señales recibidas amplificadas, para mejorar significativamente la fiabilidad de la señal recibida. Este requerimiento es particularmente importante en situaciones de flujos de baja velocidad. Por otra parte una alta fortaleza de la señal permite registrar con elevada exactitud, los rápidos cambios que ocurren en el flujo, durante los eventos de lluvia.

A.5 Medidor por el método electromagnético En esta tecnología debido a la exposición de los electrodos, las sondas electromagnéticas se pudieran cubrir con aceite y grasas en aplicaciones típicas de las aguas residuales, pudiendo requerir una limpieza más frecuente que cuando se aplican las otras tecnologías.

15

NCh3205

Anexo B (Informativo)

Tecnologías actuales B.1 Tecnología para medición del nivel del flujo Existen diversas tecnologías de medición de la altura del nivel del líquido que fluye en canales abiertos y similares. Para esto se utilizan sensores, siendo los más utilizados los siguientes: -

Transductores ultrasónicos.

-

Transductores de presión sumergidos.

-

Transductores por ondas de radar.

-

Burbujeadores.

A continuación se presenta una somera descripción de los tres primeros tipos.

B.1.1 Transductores ultrasónicos Este tipo de sensor puede ser colocado encima o dentro de los canales abiertos y conductos similares, por donde fluye el líquido. El nivel del líquido es medido, determinando el tiempo requerido para que el pulso de onda ultrasónica viajando desde el trasmisor a la superficie del líquido, regrese a un receptor. El tiempo de viaje de cada pulso es directamente proporcional a la distancia desde la cual, el nivel del líquido es calculado. El medidor de flujo, convierte la lectura del nivel a caudal en base a la relación nivel-flujo, de los dispositivos primarios o las configuraciones de los canales abiertos y conductos similares.

B.1.2 Transductores de presión sumergidos Estos sensores de presión o hidrostáticos sumergidos, utilizan un transductor de presión diferencial, colocado directamente en la corriente del fluido, para medir el nivel del líquido. La presión sobre el transductor es proporcional al nivel del líquido y cambia cuando el nivel del líquido cambia. El medidor de flujo, convierte la lectura del nivel en caudal, basado en la relación nivel-flujo, del dispositivo primario o configuración del caudal abierto o conductos similares.

16

NCh3205 B.1.3 Transductores por ondas de radar Los medidores basados en esta tecnología, determinan el nivel del fluido, utilizando un radar como principio, donde la información de las ondas electromagnéticas reflejadas por la superficie del líquido que fluye, permiten determinar el nivel del líquido en canales abiertos y conductos similares.

B.2 Tecnologías para la medición del caudal por el método área velocidad (AV) Esta tecnología mide el área de la sección transversal efectiva (perpendicular a la velocidad del fluido), de la corriente de fluido en un cierto punto y a la vez la velocidad lineal promedio del fundo por esa sección transversal. Los medidores AV miden el caudal, por la multiplicación del área efectiva del fluido y la velocidad lineal promedio del mismo, por el área. La ecuación de continuidad de los líquidos siguiente, expresa la relación de las distintas variables de interés: Q = A×V en que: Q

= caudal de las aguas residuales, expresado en metro cúbico por segundo (m3/s);

A

= área de la sección transversal efectiva, expresada en metro cúbico (m3);

V

= velocidad lineal promedio del agua residual, perpendicular al área, expresada en metro cúbico por segundo (m3/s).

Este método AV, contempla las siguientes tecnologías para medir la velocidad de las aguas residuales en canales abiertos y conductos similares: -

Método por el efecto Doppler.

-

Método electromagnético.

-

Método por radar.

B.2.1 Método por el efecto Doppler, con ondas ultrasónicas Los medidores que utilizan esta tecnología o método, miden el cambio de frecuencia de ondas ultrasónicas que llegan y se reflejan de las discontinuidades presentes en las aguas residuales, causado por la velocidad del líquido. Una señal conocida de frecuencia es enviada al interior del líquido, donde sólidos en suspensión, burbujas y cualquier discontinuidad en el líquido, causan la reflexión de las ondas ultrasónicas recibidas.

17

NCh3205 Debido a que estos reflectores se mueven, la frecuencia de las ondas reflejadas, experimenta un cambio en relación con la frecuencia de incidencia, siendo ese cambio proporcional a la velocidad de los reflectores y por tanto de las aguas residuales. Un algoritmo residente en el medidor, calcula la velocidad lineal promedio, a través del análisis de la distribución de los cambios de frecuencia de retorno. Esta tecnología o método sólo se aplica para medir la velocidad de las aguas residuales. No se aplica en aguas limpias.

B.2.2 Método electromagnético Los medidores que utilizan esta tecnología o método, miden la velocidad del líquido utilizando el principio de inducción de la Ley de Faraday, la cual establece que un conductor en movimiento, como son las aguas residuales, a través de un campo magnético, genera un voltaje en el conductor y por consiguiente una corriente eléctrica, proporcional a la velocidad del conductor en movimiento. Este método se utiliza para medir tanto la velocidad de las aguas residuales como limpias.

B.2.3 Método por radar Los medidores basados en esta tecnología o método, pueden determinar tanto el nivel y velocidad del fluido, utilizando un radar como principio, donde la información de las ondas electromagnéticas reflejadas por la superficie y las discontinuidades de las aguas residuales, permiten determinar el caudal del líquido en canales abiertos y conductos similares. Esta tecnología o método, permite determinar el caudal sin que los sensores y resto del medidor, estén en contacto con el líquido; es adecuado para temperaturas del líquido mayores que 40ºC; es adecuado para fluidos con altas velocidades. Para la medición de la velocidad, el medidor con esta tecnología o método, utiliza el principio del efecto Doppler.

18

NCh3205

Anexo C (Informativo)

Bibliografía Las normas siguientes se refieren a las tecnologías de medición de flujos. [1]

ISO 4360

Liquid flow measurement in open channels by weirs.

[2]

ISO 6817

Measurement of conductive liquid flow in closed conduits method using electromagnetic flow meters.

[3]

ASTM D 3858

Test Method for Open-Channel Flow Measurement of Water by Velocity-Area Method.

[4]

ASTM D 4409

Test Method for Velocity Measurements in Open Channels with Rotating-Element Current.

[5]

ASTM D 5089

Standard Test Method for Velocity Measurements of Water in Open Channel with Electromagnetic Current Meters.

[6]

ASTM D 5640

Standard Guide for Selection of Weirs and Flumes for OpenChannel Flow Measurement of Water.

19