GESTIÓN Y OPERACIÓN DE
PLANTAS DE TRATAMIENTO DE
GESTIÓN Y OPERACIÓN DE PLANTAS DE
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
TEMA 1. Introducción al Tratamiento de
Aguas Residuales.
Introducción al Tratamiento de Aguas Residuales.
COMPOSICIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES
1.1 Parámetros empleados para caracterizar las aguas residuales urbanas
DEFINICIÓN DE TÉRMINOS MÁS EMPLEADOS
Agua:
Su fórmula es H2O. Los dos átomos de hidrógeno están separados entre sí 105° adyacentes al átomo de oxígeno de forma que la molécula es asimétrica. La unión de las moléculas está dada por los puentes de hidrógeno.
La energía que se requiere para romper el enlace con el hidrógeno y liberar una molécula de agua para formar vapor es mucho mayor que la requerida para otros compuestos químicos comunes. Por esto el vapor de agua tiene un alto contenido energético y es un medio efectivo para transferir energía durante las operaciones de la industria.
Se le conoce como el “disolvente universal”. Las moléculas de agua en contacto con un cristal se orientan para neutralizar las fuerzas de atracción entre los iones en la estructura cristalina, entonces los iones libres se hidratan con estas moléculas de agua, evitando que se recombinen y recristalicen.
El agua es uno de los compuestos químicos más
abundantes de la biosfera, tres cuartas partes de la tierra están cubiertas por ella.
Es un elemento crítico de todas las actividades de desarrollo del hombre.
Es depósito de muchos desechos naturales y artificiales.
Agua
Sanitarias Proceso Enfriamiento Servicios Aguas residuales municipales
Aguas residuales domésticas
Aguas pluviales
Aguas residuales industriales
Aguas de retornos agrícolas
Agua de uso pecuario
CLASIFICACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES RESPECTO A SU ORIGEN
Aguas domésticas:
Provienen de excusados, regaderas, lavado de ropa y cocina. Las características de este tipo de agua son: contenido de materia orgánica, sólidos disueltos y en suspensión, grandes cantidades de nitrógeno, grasas y aceites, coliformes, fósforo y agentes tensoactivos.
Aguas residuales municipales:
Son una mezcla de las aguas residuales domésticas, industriales y pluviales. Las características de estas aguas pueden ser influenciadas por la actividad industrial de la zona, proporcionándoles cargas de contaminantes altas, medias o bajas.
CLASIFICACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES
Aguas industriales
•Sanitaria: regaderas, excusados, lavado de áreas y cocina; están constituidas de materia orgánica, sólidos en suspensión, agentes tensoactivos.
•Sistemas de enfriamiento: provienen de intercambiadores, purgas en ciclos cerrados. Su característica es elevadas temperaturas.
•Servicios: provienen de las aguas de calderas, limpieza, sellos, tratamiento.
•Proceso: lavado, transporte, derrames. Sus características dependen del tipo de proceso de que se trate.
Aguas agrícolas:
Provienen de los retornos agrícolas y son producto del riego. Contiene grandes cantidades de nitrógeno, fósforo, sólidos suspendidos, residuos de plaguicidas y herbicidas y una gran cantidad de sales minerales.
Aguas pecuarias:
Son aguas residuales generadas en granjas, establos, etc. Contiene grandes cantidades de materia orgánica y sólidos suspendidos.
Aguas pluviales:
Son las provenientes de las precipitaciones pluviales y deshielo de granizo y nieve. Contiene materia flotante y sólidos en suspensión y en menor proporción sólidos disueltos y materia orgánica.
1.1 Parámetros empleados para caracterizar las aguas residuales urbanas
Biológicas Bacterias Hongos Algas Protozoarios Plantas y animales Virus Características físicas pH Sólidos Olor Temperatura Densidad Viscosidad Color Turbiedad
CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS. Características químicas Materia inorgánica pH Cloruros Alcalinidad Dureza Nitrógeno (nutriente) Fósforo (nutriente) Sulfatos Metales pesados Cianuros Materia orgánica Carbohidratos Grasas y aceites Pesticidas Fenoles Proteínas Surfactantes
Compuestos orgánicos volátiles
Gases
Oxígeno Metano Sulfuros CO2
Es la acción de tomar una muestra representativa de agua para determinar parámetros de interés.
Muestra: Porción de material cuyo volumen es lo suficientemente pequeño para ser transportado con facilidad y manipulado en el laboratorio.
Para realizar el muestreo de las aguas residuales, es necesario contemplar las siguientes actividades:
1.- Elaboración del programa de monitoreo.
2.- Trabajos en campo, para la adecuación del sitio. 3.- Recolección y aforo.
4.- Transporte de muestras. 5.- Informe de campo.
PROGRAMA DE MONITOREO
El programa de monitoreo se realiza de acuerdo a las siguientes necesidades:
1.- Caracterización de las aguas residuales crudas. 2.- Localización de los sitios de monitoreo.
3.- Tipos de muestra y frecuencia.
4.- Trabajos para la adecuación del sitio. 5.- Preservación de muestras.
6.- Control de un proceso de tratamiento (muestreo en PTAR)
Selección de los sitios de monitoreo
La selección de los sitios de monitoreo están
determinados por los siguientes criterios:
• El sitio de monitoreo tiene que ser accesible y seguro para el muestreador.
• Los sitios elegidos deben ser representativos de las condiciones generales.
• La muestra debe extraerse del punto donde exista una adecuada acción de mezcla
TIPOS DE MUESTRA:
MUESTRAS SIMPLES: Son muestras tomadas en un
momento determinado y solo representan la composición del agua en ese instante.
MUESTRAS COMPUESTAS: Se componen de varias
muestras simples colectadas en un mismo punto, proporcionales al caudal medido a intervalos fijos de tiempo y durante un periodo determinado. Esta muestra representa las condiciones promedio de las descargas.
MUESTRAS INTEGRADAS: Se obtienen recolectando
muestras individuales de distintos sitios de muestreo, proporcionales al caudal, mezclándolas posteriormente.
Fuente: Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996
La frecuencia de muestreo esta en función de la cantidad de horas que opera un proceso.
El aforo es la actividad de medir el caudal (gasto, flujo) de una descarga, es decir, el volumen de agua residual que pasa por un punto en un periodo determinado.
La selección del método está condicionado por varios factores:
Costo
Tipo de conducto Accesibilidad
Carga hidráulica disponible
Tipo y características del agua residual.
Métodos y aparatos para medición de flujo en canales: • Sección velocidad. • Vertedores. • Sección pendiente. • Método volumétrico.
• Medición del nivel en tanques (método directo). • Medidores de flujo (instrumental).
ANÁLISIS Y PRESERVACIÓN EN CAMPO
Existen parámetros que por naturaleza varían rápidamente con el tiempo y no pueden preservarse durante su transporte al laboratorio, entre otras están el pH, temperatura y el oxígeno disuelto.
Equipos de campo: • Potenciómetros • Termómetros
PRESERVACIÓN DE MUESTRAS.
Existen cambios químicos y biológicos en la muestra, después de su obtención, los cuales alteran los resultados de los análisis en el laboratorio.
Por esta razón y cuando se requiera, debe recurrirse a la adición de reactivos para preservar la muestra o a otro tipo de técnicas, como la refrigeración.
Para la obtención de resultados confiables y legalmente aceptados, además de tener un plan de muestreo que se lleve a cabo de acuerdo con la normatividad establecida y en condiciones de producción representativas, se requiere de un laboratorio que cuente con certificaciones que demuestren su competencia y confiabilidad (ISO 9001, EMA Entidad Mexicana de Acreditación).
CARACTERISTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES. Las características de las aguas residuales están definidas por ciertos parámetros que se pueden dividir en tres grupos:
a) Parámetros Físicos. b) Parámetros Químicos c) Parámetros Biológicos
Características físicas.
pH. Mide la concentración de iones hidrógeno en el
agua, es el término para expresar la intensidad de las condiciones ácidas o alcalinas de una solución.
Temperatura. Indica la cantidad de energía que hay
en el agua, es importante para los procesos de tratamiento y análisis de laboratorio.
Conductividad. Es una medida de la habilidad de una
solución para conducir corriente eléctrica. Es importante porque se puede estimar el contenido de sólidos disueltos.
Turbiedad. Se debe a la presencia de materia en
suspensión de pequeño tamaño como: limos, arcillas, materia orgánica e inorgánica.
Oxígeno disuelto. Es uno de los factores más
importantes para la conservación de la vida en el agua e interviene en los procesos de tratamiento.
STT TOTALES STF inorgánicos STV orgánicos SUSPENDIDOS SST (Incluye los sedimentables) DISUELTOS SDT SSF inorgánicos SSV orgánicos SDF inorgánicos SDV orgánicos RELACIÓN ENTRE LOS DIFERENTES TIPOS DE SÓLIDOS.
RELACIÓN ENTRE LOS DIFERENTES TIPOS DE SÓLIDOS. STT = STF + STV SDT = SDF + SDV SST = SSF + SSV COMPUESTOS INORGÁNICOS. STF, SSF, SDF COMPUESTOS ORGÁNICOS. STV, SSV, SDV
PARAMETROS QUÍMICOS:
DBO. La Demanda Biológica de Oxigeno es una
medida de la cantidad de oxígeno utilizado por los microorganismos para la oxidación de la materia orgánica biodegradable.
La demanda bioquímica de oxígeno permite estimar la carga de substancias biodegradables.
El período estandarizado para efectuar la prueba es de 5 días, pero para obtener el valor total, se debe medir la DBO última, que corresponde a un período de prueba entre 20 y 25 días.
La cantidad aproximada de materia biodegradable que se mide con la DBO5 es del 60-70 %.
DQO. La demanda química de oxigeno, mide la
cantidad de oxígeno consumido por la materia
orgánica existente en el agua, así como la materia inorgánica oxidable.
La medida de DQO corresponde a la estimación de las materias oxidables presentes en el agua,
cualquiera sea su origen orgánico o mineral (hierro ferroso, nitritos, amoníaco y sulfuros).
La medición de DQO siempre es mayor que la DBO5.
GRASASY ACEITES.
Es el conjunto de substancias poco solubles que se separan de la porción acuosa y flotan formando natas, películas y capas iridiscentes sobre el agua.
En aguas residuales, los aceites, las grasas y las ceras son los principales lípidos de importancia.
Las G y A son difíciles de transportar en las tuberías de alcantarillado, reducen la capacidad de flujo de los conductos, son difíciles de atacar biológicamente, además afectan negativamente la transferencia de oxígeno del agua a las células e interfieren con su desempeño dentro del tratamiento biológico aerobio.
NUTRIENTES
NITRÓGENO
Las determinaciones de nitrógeno se hacen para controlar el grado de purificación obtenida con los tratamientos biológicos, además de ser un nutriente requerido por los sistemas de tratamiento biológicos. Existen 4 tipos:
•
Nitrógeno amoniacal•
Nitrógeno orgánico•
Nitrógeno de nitritosNUTRIENTES.
FÓSFORO.
Todos los organismos que participan en los procesos biológicos de tratamiento de las aguas residuales
requieren de fósforo para la reproducción y síntesis de nuevo tejido celular.
Algunos residuos industriales no contienen suficiente cantidad de fósforo para el óptimo
crecimiento de los organismos que se utilizan para el tratamiento ; en estos casos, las deficiencias
deben ser suplidas por la adición de fosfato inorgánico.
METALES PESADOS. Son elementos y compuestos
ALCALINIDAD. Es la medida de la capacidad del agua
para neutralizar ácidos.
La alcalinidad es debida a Hidróxidos, Carbonatos y Bicarbonatos.
Los datos de alcalinidad son útiles en : coagulación
química, ablandamiento del agua, control de corrosión, capacidad de amortiguamiento y proporciona
información sobre la viabilidad del tratamiento biológico de las aguas residuales.
La alcalinidad indica la capacidad estabilizadora del pH (buffer) del agua.
DUREZA.
Es causada por la presencia de sales inorgánicas con cationes divalentes (Ca y Mg).
Sus principales efectos son la incrustación en las tuberías de la red y calderas domésticas e
industriales.
Existen tres tipos de dureza en el agua:
Dureza total, debida a sales de calcio y magnesio. Dureza por carbonatos o temporal
DUREZA TOTAL
Dureza total = Dureza de Calcio + Dureza de Magnesio
Dureza por carbonatos o temporal
Es la dureza total químicamente equivalente a los carbonatos y bicarbonatos presentes en el agua. Alcalinidad (mg/L) = dureza carbonatada (mg/L)
La dureza carbonatada se conoce también como “dureza temporal o no permanente”, porque
desaparece cuando se hierve el agua, es decir puede precipitarse mediante ebullición prolongada.
Esto se produce porque los bicarbonatos sirven como fuente de iones carbonato para precipitar Ca2+ como
CaCO3 ↓ a temperaturas elevadas.
La precipitación por dureza carbonatada produce incrustaciones o depósito suave que es fácilmente removible mediante agua a presión.
La dureza no carbonatada o permanente, es la
dureza que persiste después de la ebullición del agua y corresponde a los sulfatos, cloruros y nitratos de
calcio y magnesio.
TIPOS DE DUREZA
DUREZA TOTAL Ca2+ Mg2+ HCO3 CO3 SO4 Cl1+ NO3 Dureza carbonatada Dureza no carbonatada Alcalinidad AnionesPARAMETROS BIOLÓGICOS.
El grupo coliforme incluye las bacterias de forma bacilar, aerobias y facultativas, Gram negativas, no formadoras de esporas, las cuales fermentan la lactosa con formación de gas en un periodo de 48 horas a 35°C.
En aguas residuales la relación de organismos coliformes con organismos entéricos patógenos es muy grande.
El objetivo es determinar el volumen de emisiones contaminantes de un proceso, mediante el conocimiento de datos históricos
Se utilizan métodos para la estimación de valores históricos, ajustando a un modelo matemático el comportamiento de las variables de un proceso.
El análisis de datos se puede hacer de manera empírica o utilizando un análisis teórico de confiabilidad de los datos.
Nunca se debe hablar de que los datos con los que se cuenta son erróneos, si no más bien, aplicarles un factor de confiabilidad.
ESTADÍSTICA
Calidades de aguas residuales esperadas.
Las aguas residuales pueden ser clasificadas de acuerdo a la presencia de contaminantes provenientes de actividades industriales (compuestos orgánicos, cantidad de materia orgánica, metales pesados, ácidos, bases, entre otros).
En muchas ocasiones, debido a las bajas dotaciones de agua potable suministradas en algunas localidades, resulta común encontrar cargas orgánicas elevadas, debido al bajo factor de dilución.
Tomando en cuenta el grado de influencia industrial presente en las descargas de las comunidades, estas pueden ser clasificadas como:
Calidad del agua residual municipal. Concentración.
Contaminante. Baja. Media. Fuerte.
Sólidos totales (mg/L). 350 720 1200
Sólidos disueltos totales (mg/L). 250 500 850
Sólidos suspendidos (mg/L). 100 220 350
Sólidos sedimentables (mL/L). 2 10 20
DBO (mg/L). 150 250 400
Carbón orgánico total (mg/L). 80 160 290
DQO (mg/L). 250 500 1000 Nitrógeno (mg/L). 20 40 85 Fósforo (mg/L). 4 8 15 Cloruros (mg/L). 30 50 100 Sulfatos (mg/L). 20 30 50 Alcalinidad (mg/L). 50 100 200 Grasas (mg/L). 5 20 150 Coliformes totales (NMP/L). 106-107 107-108 108–109
Introducción al Tratamiento de Aguas Residuales.
1. COMPOSICIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES
1.2 Caudales de las aguas residuales urbanas 1.3 Métodos de medición de caudales
Caudales de las aguas residuales urbanas
Población (habitantes)
Consumos urbanos en litros por habitante por día, según usos
Doméstico Industrial Servicios municipales Fugas de redes y varios TOTAL Hasta 1,000 60 5 10 25 100 1,001 – 6,000 70 30 25 25 150 6,001 – 12,000 90 50 35 25 200 12,001 – 50,000 110 70 45 25 250 50,001 – 250,000 125 100 50 25 300 Más de 250,000 165 150 60 25 400
≈ 60% – 85% del agua de abastecimiento consumida se transforma en aguas residuales Aguas residuales
• Consumo f(grado de desarrollo
económico y social, mayor y diverso uso del agua)
• Pluviometría (redes de saneamiento) • Pérdidas (fugas, riego
de jardines)
• Ganancias (vertidos o intrusiones a la red)
Caudales de las aguas residuales urbanas
Evolución diaria del caudal de aguas residuales
Afectaciones:
• Diseño hidráulico de las redes y de las instalaciones de tratamiento
• TRH (relación V/Q) • CHS (Q/As)
Caudales de las aguas residuales urbanas 𝑄𝑚𝑒𝑑 = 𝐴𝑃 ∙ 𝑃 86400 𝑄𝑚𝑖𝑛 = 0.5 ∙ 𝑄𝑚𝑒𝑑 𝑄𝑚𝑖𝑛𝑠𝑡 = 𝐻 ∙ 𝑄𝑚𝑒𝑑 𝑄𝑚𝑒𝑥𝑡 = 2 ∙ 𝑄𝑚𝑖𝑛𝑠𝑡
Gastos de diseño medio
Gastos de diseño mínimo
Gastos de diseño máximo instantáneo
Gastos de diseño máximo extraordinario
𝐻 = 1 + 14 4 + 𝑃𝑀
• En tramos con una población acumulada < 1,000 habitantes, el coeficiente H es constante e igual a 3.8
• Para una población acumulada > 100,000, el coeficiente H se considera constante e igual a 1.8, no sigue la Ley de variación establecida por Harmon.
Caudales de las aguas residuales urbanas
• Qmed= Gasto medio de aguas residuales, L/s. • AP = Aportación de aguas residuales por día,
L/hab * dia.
• P = Población, en número de habitantes. • Qmin = Gasto mínimo de aguas residuales,
L/s.
• Qminst = Gasto máximo instantáneo de aguas residuales, L/s.
• H = Coeficiente de Harmon o de variación máxima instantánea.
• PM = Población servida acumulada hasta el punto final (aguas abajo) del tramo de tubería considerada en miles de habitantes • Qmext = Gasto máximo extraordinario de
El aforo es la actividad de medir el caudal (gasto, flujo) de una descarga, es decir, el volumen de agua residual que pasa por un punto en un periodo determinado.
La selección del método está condicionado por varios factores: Costo
Tipo de conducto Accesibilidad
Carga hidráulica disponible
Tipo y características del agua residual.
Métodos y aparatos para medición de flujo en canales: • Sección velocidad. • Vertedores. • Sección pendiente. • Método volumétrico.
• Medición del nivel en tanques (método directo). • Medidores de flujo (instrumental).
Sección pendiente
Cuando se conozca de manera previa la pendiente del conducto, se podrá determinar la velocidad del agua en forma analítica. De forma general para cualquier geometría se utiliza la siguiente expresión:
Donde:
A = Área mojada, perpendicular al sentido del flujo.(m2)
n = Coeficiente de rugosidad del material. S = Pendiente del canal o tubo (milésimas). Rh = Radio hidráulico. P = Perímetro mojado. P A Rh S Rh n A Q = = 3 2
El coeficiente de rugosidad varia de acuerdo al material, edad del material, etc.
Los materiales más utilizados para las conducciones son los siguientes: MATERIAL COEFICIENTE Concreto 0.013 Hierro fundido 0.016 Asbesto-Cemento 0.010 PVC 0.009 Acero 0.014
Sección velocidad.
Se calcula la sección transversal ocupada por el líquido en un canal, para determinarse el caudal mediante la fórmula:
Q = AV
Donde: Q = Caudal, (m3/s)
A = Área “mojada”, (m2 )
V = Velocidad promedio de la corriente (m/s)
La velocidad se mide tomando el tiempo que tarda un flotador en recorrer una distancia establecida.
En los casos en los cuales se presentan tirantes muy elevados (0.4 m o más), es necesario el uso de factor de ajuste, el cual permitirá considerar la velocidad promedio del flujo, descartando así el error causado en el aforo por la consideración de la velocidad máxima del flujo.
El valor de este factor, se encuentra entre 0.75 a 0.80
P V Distribución real de velocidades Distribución uniforme según la media V
Superficie libre del agua
Método Directo.
Consiste en la determinación del tiempo que tarda en acumularse un volumen conocido de agua residual. Para el caso de tanques, el volumen de agua residual se obtiene multiplicando el área del tanque o recipiente por la diferencia de alturas previamente fijadas.
El caudal se determina dividiendo el volumen entre el tiempo de llenado.
Q = V/t
Donde: Q = Caudal (m3/s)
V = Volumen del tanque o recipiente (m3)
Métodos de medición de caudales
Algunos métodos y técnicas para medición de gasto volumétrico.
Los términos gasto y caudal significan lo mismo según la RAE.
Sin embargo, la norma Oficial Mexicana NOM-008-SCFI-2002, de uso obligatorio, consigna que el término correcto es gasto o flujo volumétrico.
Métodos de medición de caudales
Métodos de medición de
caudales 0.2H y 0.8H 0.6H
Separación de sondeo en función del ancho de la corriente
Ancho de la corriente (m) Número de sondeos
0.0 - 0.5 3 – 4 0.5 – 1.0 4 – 5 1.0 – 3.0 5 – 8 3.0 – 5.0 8 – 10 5.0 – 10.0 10 – 20 > 10 > 20
Métodos de medición de caudales
a) Simples o de superficie: El inconveniente presentado por este flotador es que tiene mucha influencia por el viento, por las corrientes secundarias y por las olas.
b) Dobles o superficiales: Constituyen un pequeño flotador de superficies, al cual está unido por una cuerda un cuerpo sumergido cerca de seis décimos de la profundidad, se determina la velocidad media.
c) Bastones flotadores o flotadores lastrados: Son tubos metálicos huecos o de madera, que tienen en la parte inferior un lastre de plomo para que flote en una posición próxima a la vertical. L debe ser igual o aproximadamente 0,95 H.
Métodos de medición de caudales
Molinete de copas marca Rossbach
Molinete de hélice marca Hydrologycal Services Método velocidad / superficie 𝑄 = 𝐴 ∙𝒗
Global Water Flow Probe Hand-held Flowmeter
Métodos de medición de caudales
• Químicos: sal común y el dicromato de sodio.
• Fluorescentes: la rodamina.
• Materiales radioactivos: yodo 132, bromo 82.
Los trazadores deben tener las siguientes propiedades:
• No deben ser absorbidos por los sedimentos o vegetación, ni deben reaccionar químicamente.
• No deben ser tóxicos.
• Se deben detectar fácilmente en pequeñas concentraciones.
• No deben ser costosos. Método velocidad / superficie 𝑄 = 𝐴 ∙𝒗
Vertedores.
Son los dispositivos más frecuentemente usados por su bajo costo y facilidad de instalación.
Para obtener resultados confiables deben calibrarse periódicamente con alguno de los otros métodos, comparando resultados.
Las geometrías más usuales en los vertedores son las siguientes: • Rectangulares • Triangulares • Trapezoidales • Sutro • Circular • Orificio • Parabólico
Métodos de medición de caudales
Vertedores de aforo
• Vertedores de pared delgada
También denominados vertedores de cresta afilada. Es un dispositivo usado para medir caudales en canales, consta básicamente de una sección transversal de geometría definida, por la cual escurre el líquido, manteniéndose la superficie libre.
• Vertedores de cresta ancha
Este tipo de vertederos es utilizado principalmente para el control de niveles en los ríos o canales, pero pueden ser también calibrados y usados como estructuras de medición de caudal. Son estructuras fuertes que no se dañan fácilmente y pueden manejar grandes caudales. No son muy usados en la infraestructura de agua potable y saneamiento.
Métodos de medición de caudales
𝑄 = 1.84 ∙ 𝐿 ∙ ℎ3/2
Vertedor sin contracción lateral
𝑄 = 1.84 ∙ 𝐿 − 0.2ℎ ∙ ℎ3/2
Vertedor con contracción lateral
Q = Caudal, m3/s
L = Longitud de la cresta, m
h = Carga hidráulica sobre el vertedor, m
Vertedores de aforo. Vertedor rectangular
Métodos de medición de caudales 𝑄 = 0.81 ∙ ℎ2.5 Para ángulo de 60° Q = Caudal, m3/s C = Coeficiente de descarga según ángulo, adimensional
h = Carga hidráulica sobre el vértice, m
𝑄 = 1.4 ∙ ℎ2.5
Para ángulo de 90° Vertedores de aforo. Vertedor triangular
Métodos de medición de caudales
𝑄 = 1.86 ∙ 𝐿 ∙ ℎ3/2
Q = Caudal, m3/s
L = Longitud de la cresta, m
h = Carga hidráulica sobre el vertedor, m 0.08 ≤ ℎ ≤ 0.6 𝑚 Es válida si 30 ≥ 𝐵 ≥ 60 𝐿 ≥ 3ℎ 𝑊 ≥ 3ℎ
Métodos de medición de caudales
𝑄 = 𝐶𝑑 ∙ 𝑎12∙ 2𝑏 ∙ 2𝑎 ∙ ℎ −𝑎
2
Conforme a los valores estándar de b y a, Cd =0.608
Vertederos de aforo. Vertedor proporcional Sutro
𝑥 𝑏= 1 − 2 𝜋𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 𝑍 𝑎
Medidor Parshall.
Consiste en una sección convergente, una garganta y una sección divergente; el nivel del fondo en la convergencia es mayor que en las otras dos secciones; la altura del agua o tirante en la sección convergente es la medida del flujo a través del canal.
Presenta la ventaja de no ocasionar sedimentación de material suspendido, además de conducir a bajas pérdidas de carga.
Métodos de medición de caudales
Medidores electromagnéticos y ultrasónicos
Medidores electromagnéticos
El medidor magnético de flujo utiliza la Ley de Faraday para medir la velocidad media del agua en la forma siguiente:
dos bobinas colocadas una a cada lado del cuerpo del medidor, son excitadas por una corriente alterna, produciendo un campo magnético uniforme a través de la parte interna del tubo, conforme pasa el agua a través del cuerpo del medidor, corta el
campo magnético, generando una
inducción de voltaje que es percibida por dos electrodos diametralmente opuestos y
Métodos de medición de caudales
Medidores ultrasónicos
• El sonido es un disturbio mecánico del medio en el que se propaga y tiene un amplio intervalo de frecuencias.
• El intervalo audible del sonido para los humanos va desde aproximadamente 50 Hz hasta 15 Hz (sónico). Aquellas que pasan los 15,000 Hz son “ultrasónicas”.
• La señal del ultrasonido viaja en trayectorias aproximadamente rectas, a diferencia del sonido de media o baja frecuencia, que se difunde en todos las direcciones, sin embargo, la velocidad del sonido en el agua depende de la temperatura, salinidad y presión, aunque en canales, el efecto de la presión no es importante.
Métodos de medición de caudales
Medidores ultrasónicos
• Básicamente, se tienen dos modalidades para estimar el gasto en corriente usando las técnicas de ultrasonido: tiempo de travesía (o tiempo de tránsito) y efecto Doppler.
• La diferencia entre ambos medidores estriba en que el medidor “tiempo en tránsito” la señal acústica va del emisor al receptor; y en el de efecto Doppler, la señal es reflejada por el material que lleva el agua en suspensión.
Métodos de medición de caudales
ADV. Velocímetro acústico Doppler Efecto Doppler
