MOLINETE HIDRAULICO Molinete Hidráulico Instrumento usado para medir la velocidad del agua en un canal abierto. Los molinetes y micro-molinetes se pueden clasificar en dos tipos principales, los medidores que tienen rotores de eje vertical y los que tienen rotores de eje horizontal. Las características más destacadas de estos dos tipos se resumen a continuación: Eje vertical: Opera en velocidades más bajas que los de eje horizontal. Los cojinetes están bien protegidas contra el agua fangosa. El rotor se puede reparar en el campo sin afectar la calibración. Utiliza un rotor único que sirve para toda la gama de velocidades. También es conocido como tipo Gurley.
Eje horizontal: Debido a la simetría axial con la dirección del flujo, el rotor perturba el flujo menos que los de eje vertical. Por la forma del rotor es menos probable que se enrede con los desechos que arrastre la corriente. También es conocido como Molinete Universal o tipo Ott.
Existen básicamente cinco tipos de medidores, cada uno con sus propias aplicaciones prácticas. Los medidores deben estar propiamente prop iamente instalados y mantenidos para mantener la precisión; una lectura incorrecta puede llevar a serios ser ios daños. Los tipos más comunes son los medidores de flujo de presión diferencial, de desplazamiento positivo, de velocidad, de masa y de canal abierto (molinete). Cada uno tiene diferentes versiones que operan bajo el mismo concepto. Placas de orificio, tubos de venturi y de flujo son todos ejemplos de medidores de flujo de presión diferencial. Pistones alternativos y paletas rotativas son ejemplos de medidores de desplazamiento positivo. Las turbinas y medidores doppler son tipos de medidores de velocidad. Los medidores tipo coriolis y termales son medidores de masa. La mayoría de los medidores de flujo de velocidad están equipados con conexiones que le permiten ser conectados directamente a una tubería. Cuando son comparados a un medidor de flujo de presión diferencial, los medidores de velocidad tienen un mayor rango. Los medidores de canales abiertos son cualquier conducto a través del cual los líquidos fluyen con superficies libres, como canales, corrientes y ríos. DESCRIPCIÓN DEL MOLINETE HIDRÁULICO El Molinete hidráulico es un instrumento que funciona por un empuje dinámico del agua registrando con alta precisión, la velocidad flujos en canales abiertos tales como: cañerías, ríos, arroyos, aguas de procesos industriales, en diferentes profundidades.
Está constituido por una hélice de aluminio de cuatro palas con un diámetro de 9.7cm ajustada cerca de un sensor, que tiene un cable extensible unido a una pantalla de lectura digital (ciclocomputador), además posee un imán de masa (1.50 g) y un contrapeso adaptado a la hélice para el equilibrio de la misma permitiendo facilitar su movimiento. El soporte de aluminio tiene unas medidas en intervalos de 10, que va desde los 10cm hasta 80cm permitiendo observar la profundidad a la que es sumergido el Molinete en el fluido. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO El funcionamiento se basa en hacer girar la hélice mediante un fluido en movimiento, donde se encuentra ubicado un pequeño imán en una de las aspas que guarda una distancia mínima frente al sensor. El número de giros se transmite al sensor y con una previa calibración de la longitud de la circunferencia correspondiente, visualiza la velocidad en la pantalla digital. Para hallar la longitud de la circunferencia se calcula con la siguiente ecuación:
La medición del caudal en este tipo de aparatos se logra con base en la proporcionalidad que existe entre el número de revoluciones o vueltas que dan las aspas del dispositivo, y la velocidad del fluido que es transportada a través del canal. El ciclocomputador relaciona el número de vueltas de la hélice con la velocidad del flujo y al contar con el diámetro de la hélice se aplica la siguiente ecuación que relaciona la velocidad angular con la velocidad lineal:
Donde:
v= velocidad lineal w= velocidad angular r= radio de la hélice Observe que la velocidad lineal es directamente proporcional a la velocidad angular, siendo la constante de proporcionalidad el radio de giro. En un movimiento circular uniforme, dado que una revolución completa representa 2π radianes, se tiene:
Donde: w= velocidad angular Pi (π)= 3.1416 rad
f= frecuencia De igual manera la frecuencia es directamente proporcional a la velocidad angular y mide la cantidad de vueltas que se dan en un período de tiempo:
De esta manera la ecuacion de la velocidad lineal queda:
Como puede observarse la frecuencia es proporcional a la velocidad y a su ves al numero de vueltas. Entonces para 1km/h donde el radio de la hélice es 4.85cm, la velocidad angular equivale 5.72 rad/s y la frecuencia registrada para esta velocidad es de 0.91Hz. VENTAJAS Y DESVENTAJAS Para un mayor conocimiento del molinete hidráulico se procede a exponer las ventajas que caracterizan el dispositivo y sus desventajas. Ventajas: Fácil utilidad Aplicación para fluidos turbulentos y laminares Útil para fluidos líquidos y gaseosos Muestra de velocidad entendible
Asequible (costo moderado) Medición para diferentes profundidades Velocidad en Km/h y Millas/h El ciclo computador es multifuncional, es decir, ofrece información extra como cronometro, odómetro y hora Sensor resistente al agua
Desventajas Solo para profundidades inferiores a 80 cm Velocidad máxima de 99.9 Km/h Velocidad mínima de 0.01 Km/h Su utilidad debe darse en profundidades superiores a 10cm No es optimo para fluidos corrosivos El fluido debe estar libre de sólidos Por poseer un sensor y un imán, no debe ser expuesto a factores que afecten el funcionamiento de estos mismo En corrientes muy fuerte, el molinete tiende a estabilizarse, por ende, no permite marcar una velocidad constante
CONCLUSIÓN Como resultado de la investigación rigurosa y diferentes pruebas de ensayo presentado, es posible concluir que el molinete hidráulico permite obtener una alta precisión de velocidad en diferentes fluidos con una margen de error de 18.12%. El diseño de este medidor y sus aplicaciones especificas hacen de este instrumento un posible producto en los mercados industriales para mejorar equipos ya constituidos que estén siendo utilizados por empresas interesadas en áreas de fluidos, en donde se desee mejorar la capacidad de trabajo, utilizando menos consumo de energía, tener mayor rentabilidad, menos espacio físico y en general muchos aspectos que le puedan disminuir pérdidas o gastos excesivos.
