Agua a pesar de la sequía

Agua a pesar de la sequía

by | Wednesday, 1 July, 2020 | Water

Los expertos en gestión del agua del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) han construido una presa subterránea con una planta hidroeléctrica integrada dentro de una caverna kárstica en la isla indonesia de Java. La central eléctrica ubicada a 100 metros bajo tierra ahora proporciona abundante agua de la caverna durante la estación seca. Dos registradores de datos instalados allí miden los niveles de agua tanto delante como detrás del muro de la presa. El nivel del agua superior alcanza los 15 – 20 m, mientras que el nivel inferior, donde el agua se descarga nuevamente desde la turbina, alcanza un máximo de 2 m.

La zona kárstica de Gunung Kidul en la costa sur de Java es una de las regiones más pobres de Indonesia. El suelo es demasiado árido para un suministro abundante y en la estación seca las aguas que fluyen realmente se secan. El agua de la temporada de lluvias se agota con bastante rapidez, pero se acumula dentro de un sistema de cuevas subterráneas. Este depósito de agua natural ahora se ha aprovechado con una central eléctrica de cueva. El hecho de que incluso en la estación seca más de 1.000 litros de agua por segundo fluyan a través de la cueva Bribin habla de la ubicación ideal de esta presa. En lugar de turbinas complejas, la energía mecánica para impulsar las bombas de alimentación se genera mediante bombas de circulación de accionamiento inverso. Las cinco bombas de alimentación que operan en paralelo son, por lo tanto, muy rentables, ya que solo generan costos de operación y mantenimiento menores. Las bombas de suministro envían parte del agua a 220 m de altura a un lago llamado Embalse Kaligoro situado sobre una montaña. El obstáculo clave de este proyecto se superó con éxito durante la fase de prueba de represas. La cueva retuvo el agua de manera efectiva y de hecho se logró una altura crucial de la presa de 15 m.

En marzo de 2010, la instalación se entregó a las autoridades indonesias. Ahora puede proporcionar a 80.000 personas hasta 70 litros de agua por día. Anteriormente, la población solo disponía de 5 a 10 litros diarios durante la estación seca, para fines de higiene personal, domésticos y ganaderos. Por cierto, cada alemán usa una media de 120 litros por día, a modo de comparación.

Función de los registradores de datos de presión

Los registradores de presión miden los niveles de agua delante y detrás del muro de la presa. El nivel normal asciende a 15 m, pero puede alcanzar hasta 20 m durante las fuertes lluvias. Las otras sondas miden el nivel del agua mientras están sumergidas, en particular cuando el agua sale de la turbina. En esta zona se registran niveles de hasta 2 m. Los registradores de presión de STS fueron elegidos debido a su alta capacidad de sobrecarga de 3 veces su rango de escala completa, la baja desviación de características de 0.1% máximo y una estabilidad mejorada a largo plazo de entre 0.1% y 0.5% FS por año.

Estos registradores de nivel cubren rangos de presión entre 0 – 100 mbar y 0 – 600 bar, lo que permite mediciones de nivel en los rangos de 0 – 100 cmAq a 0 – 6,000 mAq. El intervalo de medición en sí es variable entre 0,5 sy 24 h. Las unidades se distinguen además por una memoria de datos de medición de hasta 1,5 millones de valores medidos y un diámetro de sonda estrecho. Además, sus baterías de litio estándar se pueden cambiar en el sitio en muy poco tiempo.

Los intervalos de almacenamiento de datos variables que dependen de la presión o el tiempo permiten mediciones flexibles. Con el uso de diversos materiales como acero inoxidable, titanio, PUR, PE o cable de teflón, se logra una tolerancia media alta, lo que permite las más variadas aplicaciones. Además de los registros de nivel de agua subterránea, pozos, perforaciones, lagos y ríos, estos registradores de nivel también son adecuados para pruebas de fugas en proyectos de gas, agua y otros ductos, así como análisis de ductos y pruebas de presión en redes de ductos de calefacción de gas, agua y calefacción comunitaria. . También han demostrado su eficacia en estaciones de control de presión de gas y en la verificación de una presión de suministro constante.

Fuentes:  Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) – Instituto de Gestión del Agua y de las Cuencas Fluviales (IWG)

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La fuerza del agua: energía renovable de los mares

La fuerza del agua: energía renovable de los mares

by | Wednesday, 1 July, 2020 | Water

La idea de aprovechar la fuerza de los mares para generar energía no es nueva. El principal desafío radica en el desarrollo de sistemas de conversión de energía eficientes que mantengan los costos bajos sin afectar apenas al medio ambiente. En este sentido, ha surgido en Italia un proyecto muy prometedor denominado REWEC3.

El convertidor de energía de ondas resonantes (REWEC3) es una tecnología avanzada que produce energía eléctrica a partir de la energía de las olas del mar. La primera instancia de este tipo se ha construido con éxito en el puerto de Civitavecchia. Su principio funcional se basa en sistemas de Columna de Agua Oscilante (OWC).

Los OWC exhiben un gran potencial como fuente de energía renovable de bajo impacto ambiental. Cuando los niveles de agua alrededor y dentro de un OWC aumentan, el aire es desplazado dentro de una cámara colectora por este movimiento del agua y luego impulsado hacia adelante y hacia atrás a través de un sistema de toma de fuerza (PTO). El sistema PTO, a su vez, convierte este movimiento de aire en energía. Entre los modelos que convierten el movimiento del aire en electricidad, el sistema de toma de fuerza adopta la forma de una turbina bidireccional. Esto asegura que, independientemente de la orientación del flujo de aire, la turbina siempre gire en la misma dirección, proporcionando así energía continua.

El sistema REWEC3 en Civitavecchia surgió de un proyecto de investigación en la Universidad Mediterránea de Reggio Calabria y es operado hoy por Wavenergy.itempresa. La instalación consta esencialmente de un cajón armado de hormigón. Este cajón tiene un eje vertical en su lado de cara a las olas (1), que, a través de una abertura (2) al mar, por un lado, así como por una abertura más profunda (4), se conecta a cámara interior (3) en el otro lado. Esta cámara interior contiene agua en su sección inferior (3a) y una bolsa de aire en sus tramos superiores (3b). Un conducto de aire (5) conecta esta bolsa de aire con el aire ambiente a través de una turbina (6) autorreguladora. Los movimientos de las olas crean cambios de presión en la entrada del eje vertical (2). El agua del interior del eje sube y baja así dentro del interior del eje (1). De esta manera, la bolsa de aire en la sección superior del eje se comprime o expande. El aire fluye dentro del conducto de aire (5) y luego impulsa la turbina autorreguladora (6).

El principio de las instalaciones REWEC3 aprovecha los movimientos de las olas en el mar para generar energía. El aire dentro de la cámara de aire se comprime alternativamente (por picos de onda) y descomprime (por valles de onda) de modo que se crea un flujo de aire alterno dentro de un conducto que a su vez impulsa una turbina autorrectificadora. La energía eléctrica es posteriormente producida por un generador coaxial.

Las ventajas de las instalaciones REWEC3 en la generación de energía hablan por sí solas:

  • No inciden visualmente en el paisaje, ya que apenas son detectables desde el exterior.
  • Absorben los efectos de las olas y moderan el impacto de las tormentas en la costa.
  • La fauna marina no está en peligro debido a la posición elevada de las turbinas.
  • Una instalación de un kilómetro de longitud puede producir 8.000 MWh anuales.

Un sistema como el REWEC3 obviamente requiere un monitoreo rápido y confiable de las diferencias de presión que surgen del impacto de las olas. Después de extensas pruebas, los investigadores de la Universidad Mediterránea optaron por los sensores de nivel  ATM.1ST / N de alta precisión de STS. Para esta decisión a favor de los transmisores de presión ATM.1ST / N fueron cruciales los tiempos de respuesta muy cortos de <1ms / 10… 90% FS, así como su muy buena estabilidad a largo plazo en un amplio rango de temperaturas. Además, el hecho de que los instrumentos de medición de STS, gracias a su construcción modular, se puedan adaptar fácilmente a diversos requisitos, también es evidente. Los sensores de nivel ATM.1ST / N implementados pueden incluso configurarse fácilmente para su uso con los registradores de datos de National Instruments.

Fuente de la imagen: Wavenergy.it

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Monitoreo de nivel hidrostático de tanques en base piezorresistiva

Monitoreo de nivel hidrostático de tanques en base piezorresistiva

by | Wednesday, 1 July, 2020 | Water

La medición de la presión hidrostática es uno de los métodos más confiables y simples para monitorear el nivel de llenado en tanques que transportan líquido. A continuación, explicamos cómo funciona el monitoreo de nivel hidrostático y qué deben considerar los usuarios aquí.

En la medición de nivel hidrostático, se debe medir el nivel de llenado de un líquido en un recipiente. En este caso, se mide la fuerza del peso que actúa sobre el transductor de presión instalado en el fondo del contenedor. La fuerza de peso en este contexto se denomina columna de líquido. Aumenta en proporción al nivel de llenado y actúa como presión hidrostática en el instrumento de medición. La gravedad específica del fluido siempre debe tenerse en cuenta en el monitoreo del nivel hidrostático. Por tanto, la altura de llenado se calcula con la siguiente fórmula:

h = p / sg

En esta fórmula, h representa la altura de llenado, p la presión hidrostática en la base del tanque y sg es la gravedad específica del líquido.

La cantidad real de fluido no juega ningún papel en la monitorización del nivel hidrostático, ya que solo la altura de llenado es decisiva. Esto significa que la presión hidrostática es idéntica en un tanque de 200 litros que se estrecha hacia su base y en un tanque de lados rectos que contiene 150 litros de líquido, siempre que el líquido y la altura de llenado sean idénticos (3 metros, por ejemplo).

La aplicación más simple de la medición de la presión hidrostática es cuando el líquido en cuestión es agua, ya que aquí se puede descartar por completo la gravedad específica. Cuando se trata de un fluido que no es agua, el transmisor de presión debe escalarse correspondientemente para compensar la gravedad específica de ese líquido. Una vez hecho esto, se puede determinar el nivel de llenado, como con el agua, mediante la presión hidrostática en el fondo del tanque. Se vuelve más complicado cuando se utilizan diferentes líquidos en un solo tanque. En este caso, no solo se debe medir la presión hidrostática en el fondo del tanque, sino también la gravedad específica del fluido respectivo. Dejaremos de lado el último caso en este punto y en su lugar consideraremos la medición de la presión hidrostática tanto en tanques cerrados como abiertos.

Medición de presión hidrostática en tanques abiertos y cerrados

Con tanques abiertos, no importa si están sobre el suelo o dentro de él, siempre que tengan una abertura que proporcione una presión de aire equilibrada dentro y fuera del tanque. La medición de la presión hidrostática se puede realizar sin más ajustes en el fondo del tanque. Si la medición en el fondo del tanque no es posible, el nivel de llenado también se puede encontrar por medio de una sonda sumergible , que se alimenta al tanque con un cable desde arriba.

En tanques cerrados, a menudo prevalecen presiones de gas más altas que en la atmósfera que rodea el tanque. Esta capa de gas sobre el líquido aumenta la presión sobre el propio líquido. Como resultado, el líquido puede fluir más rápidamente y también hay menos pérdidas debido a la evaporación. Por lo tanto, los tanques sellados al aire ambiente se utilizan frecuentemente en las industrias petrolera y química. La capa de gas que empuja el líquido hacia abajo también actúa indirectamente sobre el transductor de presión en el fondo del tanque y, por lo tanto, debe tenerse en cuenta para determinar el nivel de llenado correcto (un nivel de llenado superior al real se indicaría mediante este presión). En contenedores cerrados, por lo tanto, deberían medirse dos presiones: la presión del gas y la presión en el fondo del tanque. La presión hidrostática del fluido resulta de la diferencia entre la presión de gas medida y la presión medida en la base. Esta diferencia se puede convertir en una indicación del nivel de llenado del tanque. Para este tipo de aplicación, generalmente se utiliza un sensor de presión diferencial.

Observaciones finales

En el control del nivel hidrostático de los tanques, siempre se deben considerar dos factores: el tipo de fluido y el tipo de tanque. La aplicación más sencilla sería la monitorización de los niveles de agua en tanques abiertos, ya que no es necesario realizar ajustes para esta constelación. Sin embargo, si se trata de un líquido diferente, entonces también debe tenerse en cuenta la gravedad específica de ese líquido. Además, debe seleccionarse un instrumento de medición que pueda soportar las propiedades del medio en cuestión. Mientras que para la mayoría de los líquidos el acero inoxidable es suficiente como material de carcasa, los medios altamente corrosivos también pueden requerir diferentes materiales.

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Medición de presión hidrostática con sensores de nivel piezorresistivos

Medición de presión hidrostática con sensores de nivel piezorresistivos

by | Wednesday, 1 July, 2020 | Water

Ya sea como dador de vida, un peligro para la vida o simplemente un refrigerio en el verano, el elemento agua determina la vida diaria en la tierra de muchas maneras. Debido a su gran importancia, un monitoreo confiable de este elemento se vuelve esencial.

Lo que no se puede medir tampoco se puede gestionar de manera eficiente. Desde el suministro de agua dulce, el tratamiento de agua potable, el almacenamiento y la medición del consumo, hasta el tratamiento de aguas residuales y la hidrometría, no será posible trabajar y planificar de manera eficiente sin los parámetros de entrada correctos. Ahora hay disponible una gama de dispositivos y procesos para capturar la compleja infraestructura hidrométrica actual. El clásico en la medición del nivel del agua es sin duda el indicador de nivel, para el que se debe aplicar una precisión de +/- 1 cm y que, por supuesto, sigue funcionando de forma completamente “analógica”, teniendo que ser inspeccionado visualmente y prescindiendo de la transmisión electrónica de datos. . Hoy en día, instrumentos mucho más avanzados y precisos proporcionan transmisión remota de los datos medidos, incluidos sensores de presión piezorresistivos para medir el nivel del agua tanto en aguas subterráneas como superficiales.

Medición de nivel con sensores de presión

Los sensores de presión para la medición de nivel se instalan en la parte inferior del cuerpo de agua a monitorear. A diferencia de los indicadores de nivel, generalmente no es posible leerlos sin mojarse. Esto tampoco es necesario, ya que los sensores de nivel piezorresistivos se desarrollaron para cumplir con los requisitos actuales de automatización y control de procesos. No hace falta decir que los niveles de agua se pueden medir sin intervención humana, lo que hace posible el monitoreo continuo en lugares de difícil acceso en primer lugar.

Los sensores de nivel hidrostático miden la presión hidrostática en el fondo del cuerpo de agua, donde la presión hidrostática permanece proporcional a la altura de la columna de líquido. Además, depende de la densidad del líquido y de la fuerza gravitacional. Según la ley de Pascal, esto da como resultado la siguiente fórmula de cálculo:

p (h) = ρ * g * h + p 0

p (h) = presión hidrostática
ρ = densidad del líquido
g = fuerza gravitacional
h = altura de la columna de líquido

Consideraciones importantes para una monitorización de nivel sin problemas

Debido a que los sensores de nivel piezorresistivos se colocan en el fondo del cuerpo de agua, luego se protegen de las influencias de la superficie. Ni la espuma ni los restos flotantes pueden influir ahora en las mediciones. Pero, por supuesto, tienen que adaptarse a las condiciones submarinas esperadas. Para agua salada, por ejemplo, se prefiere un sensor de nivel con una carcasa de titanio. Sin embargo, si se esperan efectos galvánicos, la mejor opción sería un dispositivo de medición de PVDF. En la mayoría de las aguas dulces, el acero inoxidable de alta calidad será suficiente. Y, por último, una conexión a tierra suficiente de los sensores de nivel es esencial para evitar daños por rayos, por ejemplo ( lea más sobre este tema aquí ).

Sensores de nivel modernos: todos los datos de un solo dispositivo

Los sensores de nivel piezorresistivos se pueden utilizar para el control de nivel en aguas abiertas como lagos, en presencia de agua subterránea y también en tanques cerrados. En aguas abiertas, se utilizarán sensores de presión relativa. Con estos dispositivos, la compensación de la presión del aire es proporcionada por un capilar dentro del cable del sensor de presión. Un sensor de presión diferencial se usa normalmente en tanques, ya que también se debe tener en cuenta la superposición de gas que presiona el líquido ( lea más sobre este tema aquí ).

Debido a que los sensores de nivel piezorresistivos son en gran medida autosuficientes y también pueden optimizarse para presiones muy altas, las mediciones a grandes profundidades ahora se convierten en una posibilidad. En teoría, apenas existen límites para esta profundidad, solo que el cable del sensor de presión debe ser lo suficientemente largo.

Figura 1: Ejemplos de sensores de nivel para medición de presión hidrostática

Aparte del hecho de que apenas existen límites de profundidad, estos modernos instrumentos de medición también son extremadamente versátiles. Después de todo, no es solo el nivel de un cuerpo de agua lo que nos interesa. La calidad del agua también es de gran importancia para el control de las aguas subterráneas. La pureza de un depósito de agua subterránea, por ejemplo, también se puede determinar por su conductividad, donde cuanto menor sea la conductividad, más pura será el agua ( lea más sobre conductividad aquí ). Además de los sensores de conductividad, las sondas de nivel hoy en día también están disponibles con medición de temperatura integrada. Los sensores de nivel piezorresistivos proporcionan una amplia gama de tareas de monitoreo y son sin duda preferibles al indicador de nivel en la mayoría de los casos.

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Monitoreo de nivel para control de bombas en tanques de aguas pluviales y aguas residuales

Monitoreo de nivel para control de bombas en tanques de aguas pluviales y aguas residuales

by | Tuesday, 30 June, 2020 | Water

El suministro de agua y la eliminación de aguas residuales varían según las condiciones locales. En los edificios belgas, muchos sótanos están situados a mayor profundidad que el sistema de alcantarillado. Por lo tanto, la eliminación de aguas residuales aquí debe ser regulada por bombas.

La empresa belga Pumptech proporciona a los propietarios y cuidadores potentes bombas industriales, a través de las cuales se regula parcialmente la circulación del agua dentro de los edificios. Esto es esencial en varias regiones de Bélgica, porque los sótanos de los edificios a menudo se encuentran debajo del sistema de alcantarillado.

Sin embargo, dado que estas aguas residuales no pueden fluir directamente al sistema de alcantarillado, se almacenan temporalmente dentro de los tanques. El agua de lluvia también se recoge a menudo en estos edificios y luego se utiliza para instalaciones sanitarias. El agua de lluvia que golpea el techo se introduce en tanques subterráneos donde permanece disponible para su uso posterior. Como agua residual, finalmente fluye a los tanques de aguas residuales separados, desde donde luego se bombea al sistema de alcantarillado.

Ya sea en estos tanques de aguas residuales o pluviales, la monitorización de los niveles es fundamental para un funcionamiento regulado de las bombas. Para ello, Pumptech ha estado utilizando ATM.ECO/Nsondas sumergibles desde hace 15 años. Originalmente, el control de nivel se realizaba aquí mediante interruptores de flotador. Con el tiempo, resultó que esta era una solución insatisfactoria, especialmente en lo que respecta a los tanques de aguas residuales. La gran desventaja de los interruptores de flotador en comparación con las sondas de inmersión es que se ensucian rápidamente debido a las impurezas que flotan en la superficie del agua y entonces ya no funcionarán correctamente. Esto puede tener consecuencias de gran alcance, ya que las bombas mismas se controlan midiendo el nivel de llenado. Por lo general, hay dos o tres bombas dentro de los tanques. Cuando se excede un nivel predeterminado, la primera bomba comienza a funcionar y la segunda bomba se activa en el siguiente nivel fijo. Las alarmas también se pueden activar si se alcanzan ciertos límites

Las sondas sumergibles, que generalmente se instalan en el fondo del tanque , no son particularmente susceptibles a la contaminación por agua. Una vez que Pumptech había probado varios proveedores, su elección finalmente recayó en la sonda de nivel analógica ATM.ECO/N de STS, ya que estos cumplían mejor con sus requisitos en comparación con los competidores en lo que respecta a la estabilidad requerida a largo plazo. Desde entonces, estos controles de bombas han estado funcionando sin incidentes.

Las sondas de inmersión ATM.ECO/N cuentan con una membrana completamente sellada de acero inoxidable de alta calidad. Un filtro de humedad en el cable de conexión de presión también evita que el agua u otros contaminantes entren en su celda de medición. Otra ventaja es el tiempo de reacción mucho mejor en comparación con la solución de interruptor de flotador anterior, que ahora permite a los usuarios ver de inmediato lo que está sucediendo dentro de los tanques.

Puede encontrar la hoja de datos de la sonda de nivel ATM.ECO/N aquí.

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