Molinete Hidráulico

1

2013
MOLINETE HIDRÁULICO
333
PROYECTO FINAL

PEDRO LUIS ESTRADA ARIAS
ANGY MILENA LEIRA ORTIZ
MILEINYS MILENA MIRANDA SILVERA
MARCO FIDEL ORTIZ POLO
KATHERINE PUGLIESE BARBOSA

UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO
25/11/2013


2

CONTENIDO
Pág.
1. RESUMEN

2

2. INTRODUCCIÓN

3

3. OBJETIVOS

4

4. MARCO TEÓRICO

5

5. DESCRIPCIÓN DEL MOLINETE

10

6. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

11

6.1 Funcionamiento interno del ciclocomputador

13

7. CONSTRUCCIÓN DEL MOLINETE

14

8. PRUEBA DEL MOLINENE EN EL RÍO MAGDALENA

15

9. VENTAJAS Y DESVENTAJAS

19

10. ASPECTO COMERCIAL

20

11. CONDICIONES DE USO

22

12. AUTOEVALUACIÓN

23

13. CONCLUSIÓN

24

14. BIBLIOGRAFÍA

25


3

1. RESUMEN

Es este informe se muestra la facilidad de medir la velocidad y la turbulencia de
los caudales naturales. La velocidad del agua en un punto de la corriente se
determina mediante la utilización de un molinete, que en este caso es el
instrumento de medición.
Se permite medir la velocidad del rio a varias profundidades y distintos puntos
mediante las oscilaciones que generan las aletas al movimiento que genera la
corriente del rio, es decir, mediante estas oscilaciones se puede determinar el
número que generan las aletas y se determina la velocidad del caudal.

ABSTRACT

Is this report demonstrates the ease of measuring the speed and turbulence of
the natural flow. The velocity of the water in a point of the current is determined
by the use of a reel, which in this case is the instrument of measurement.
It allows you to measure the speed of the river at several depths and different
points through the oscillations that generate the fins to the movement that
generates the current of the river, that is to say, through these oscillations can
be determine the number that generated the fins and determines the speed of
the flow.


4

2. INTRODUCCIÓN

Los fluidos están presentes en la mayoría de los procesos industriales, ya sea
porque intervienen en forma directa en el proceso de producción o porque
pertenecen a los circuitos secundarios necesarios. Cuando se trabaja con un
fluido, existe la necesidad de realizar un conteo de la cantidad que se
transporta, para lo cual utilizamos medidores de flujo (molinete); donde algunos
de ellos miden la velocidad de flujo de manera directa y otros miden la
velocidad promedio.
Un Molinete es un instrumento usado para medir la velocidad del agua en un
canal abierto; se utiliza principalmente, para medir el flujo del agua en ríos,
arroyos, aguas fluviales, residuales, de procesos industriales y el control de
velocidad en las zanjas y canales. Este dispositivo está constituido por una
serie de paletas las cuales giran al estar en contacto con una corriente de agua
con una pantalla de lectura digital.
El principio de funcionamiento se basa en la proporcionalidad entre la velocidad
del agua y la velocidad angular resultante del rotor. La velocidad del agua se
mide en diferentes puntos de la corriente poniendo el molinete y contando el
número de revoluciones del rotor durante un intervalo de tiempo determinado el
cual se observa en un velocímetro digital. En el mercado existe una gran
variedad de medidores, con diferentes tamaños y rangos de operación como de
principios de funcionamiento. Esto es debido a que se intenta conseguir la
máxima precisión para la mayor cantidad de aplicaciones.


5

3. OBJETIVO GENERAL

Diseñar un molinete hidráulico para obtener la velocidad de un fluido con una
máxima exactitud.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS



Conocer la estructura y las partes del Molinete hidráulico.



Describir el principio de funcionamiento del Molinete hidráulico.



Analizar el funcionamiento del molinete, mediante ecuaciones de
velocidad.



Relacionar los factores implicados en el funcionamiento con la velocidad
marcada.



Comprender las ventajas y desventajas.



Examinar las probabilidades que tiene el molinete como producto
comercial.


6

4. MARCO TEÓRICO

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 instalados y
mantenidos para mantener la precisión; una lectura incorrecta puede llevar a
serios 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.


7

También existen diferentes métodos de medición y estos se clasifican en:
 Medición basada en la presión
Los medidores de flujo basados en presión restringen el flujo de un gas o
líquido a un canal angosto, en el cual su presión específica se puede medir.
Usando esta presión, la concentración del fluido y el principio de Bernoulli, el
medidor puede obtener la tasa de flujo. Algunos medidores de este tipo
específicos para gases utilizan múltiples canales para medir el flujo en varias
dimensiones.
 Mediciones mecánicas
Los medidores de tipo cuba y cronómetro son uno de los medios más simples
para medir el flujo. Estos medidores interrumpen el flujo normal de un líquido o
gas para medir cuánto le lleva llenar un recipiente. Otro medidor mecánico
opera usando turbinas. La corriente de la cañería gira una turbina, y midiendo
el giro de ésta, se puede obtener la tasa del flujo.
 Medición electromagnética
Si la sustancia que está siendo medida es capaz de conducir la electricidad
(como el caso del agua), su flujo se puede medir de forma magnética. Usando
la magnitud de la corriente inducida por el flujo, se puede determinar qué tan
rápido fluye el líquido. Como alternativa, algunos medidores usan pulsos
ultrasónicos similares a los de un medidor de velocidad, al medir la velocidad
del flujo en dos puntos distintos al mismo tiempo, se puede determinar la tasa
del flujo de manera muy precisa.
 Medición óptica
Los medidores de flujo ópticos utilizan la luz, en especial para medir el flujo de
gases. El gas se hace pasar entre dos láseres, los cuales determinan cuánto le
lleva a una partícula moverse entre esos dos puntos. Al medir un número
mayor de partículas, el medidor es capaz de determinar la velocidad de flujo
promedio del gas.
 Mediciones de canal abierto
Los medidores de canal abierto operan usando una cañería sin restringir, y
calculan el flujo usando una combinación de profundidad y velocidad. Algunos
medidores similares introducen un pigmento o un aditivo al flujo, y miden su
concentración luego de un período de tiempo. [8]


8

Sensor o captador
Un sensor es un dispositivo que está capacitado para detectar acciones o
estímulos externos y responder en consecuencia. Estos aparatos pueden
transformar las magnitudes físicas o químicas en magnitudes eléctricas y que
tenga la capacidad de cuantificar y manipular.
Los sensores pueden dividirse en sensores de contacto, Sensores por
ultrasonidos, Sensores de Movimientos, Sensores de deslizamiento, Sensores
de Velocidad y Sensores de Aceleración


Sensores de Velocidad:

Estos sensores pueden detectar la velocidad de un objeto tanto sea lineal como
angular, pero la aplicación más conocida de este tipo de sensores es la
medición de la velocidad angular. La forma más popular de conocer la
velocidad del giro de un motor, es utilizar para ello una dinamo tacométrica
acoplada al eje del que queremos saber su velocidad angular, ya que este
dispositivo nos genera un nivel determinado de tensión continua en función de
la velocidad de giro de su eje, pues si conocemos a que valor de tensión
corresponde una determinada velocidad, podremos averiguar de forma muy
fiable a qué velocidad gira un motor. De todas maneras, este tipo de sensores
al ser mecánicos se deterioran, y pueden generar errores en las medidas.
Existen también otros tipos de sensores para controlar la velocidad, basados
en el corte de un haz luminoso a través de un disco perforado sujetado al eje
del motor, dependiendo de la frecuencia con la que el disco corte el haz
luminoso indicará la velocidad del motor.
Imán
Un imán es un material que tiene la capacidad de producir un campo magnético
en su exterior, el que es capaz de atraer al hierro, así como también al níquel y
al cobalto. Existen imanes de origen natural y otros fabricados de forma
artificial. Generalmente, aquellos que son naturales manifiestan sus
propiedades en forma permanente, como es el caso de la magnetita o Fe304.
Los imanes artificiales se pueden crear a partir de la mezcla o aleación de
diferentes metales. Otra forma de generar el magnetismo es mediante el
principio que opera en los electroimanes, cuyo artículo también puedes leer en
este sitio.
En un imán la capacidad de atracción es mayor en sus extremos o polos.
Estos polos se denominan norte y sur, debido a que tienden a orientarse según
los polos geográficos de la Tierra, que es un gigantesco imán natural.


9

La creación de un imán se basa en hacer pasar una corriente eléctrica a través
de un bonina generando un campo magnético en su interior. De esta forma
cuando la bobina se conecta a la corriente el metal que haya en su interior
atrae objetos y cuando se desconecta pierde esta cualidad.
Los imanes naturales funcionan de una forma semejante. Su propiedad
magnética se debe al orden de sus átomos de forma que se crea un campo. Si
desordenamos estos átomos mediante el calor podremos observar que el metal
se desimanta.

Ciclo computador
Dispositivo que mide la velocidad, distancia, tiempo y otras medidas
opcionales que dependen del modelo de ciclo computador.
Tiene más o menos el formato de un reloj de pulsera y se coloca en un soporte
en el manillar . En los modelos con cable, del soporte sale un cable hasta
la horquilla que sujeta la hélice, que acaba en un sensor que capta el paso de
un imán colocado en la hélice, normalmente en un radio. En los modelos sin
cable o inalámbricos la transmisión de la información entre el sensor y el ciclo
computador se realiza por señales de radio.
Las funciones que pueden llevar a cabo son:


Velocidad



Actual o instantánea.



Media



Máxima



Distancia



Cronómetro.



Memoria para dos diámetros de rueda.



Medidas en kilómetros y en millas.



Cálculo de calorías.



Brújula



Altitud e inclinación



Cadencia



Temperatura



Pulsó metro


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Hélice
La hélice es un dispositivo mecánico formado por un conjunto de elementos
denominados palas o álabes, montados de forma concéntrica y solidarias de
un eje que, al girar, las palas trazan un movimiento rotativo en un plano. Las
palas no son placas planas, sino que tienen una forma curva, sobresaliendo del
plano en el que giran, y obteniendo así en cada lado una diferencia de
distancias entre el principio y el fin de la pala. Provocando una diferencia de
velocidades entre el fluido de una cara y de la otra. [9]


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5. 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.

Imagen 1. Partes del Molinete

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.
La siguiente tabla muestra las medidas y características correspondientes de
cada pieza:


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Tabla N°1 Características de las piezas
Piezas
Masa
Diámetro
Hélice
55 g
9.7 cm
Imán
1.5 g
1 cm
Contrapeso
1.47 g
0.8 cm
Tubo

150 g

1.6 cm

Longitud
30.47 cm
3.14 cm
2.51 cm
100 cm

Material
Aluminio
Magnético
Acero
Inoxidable
Aluminio

6. 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:

(Ec.1)

Donde:
L= longitud de la circunferencia
Pi (π)= 3.1416
D= diámetro de la hélice

Diámetro
Imagen 2. Longitud de la circunferencia
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: [1]
(Ec.2)


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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:
(Ec.3)

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:
(Ec.4)

De esta manera la ecuacion de la velocidad lineal queda:
(Ec.5)

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.


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6.1 Funcionamiento interno del ciclocomputador
El ciclo computador es una pieza esencial para el funcionamiento del molinete,
tiene la finalidad de marcar la velocidad en un determinado flujo. Está
compuesto por un sensor adaptado a un tablero digital (marcador de
velocidad), el sensor capta la variación de un flujo magnético generado por el
imán ubicado en la parte externa de una aleta de la hélice; dicha variación es
producida cuando la hélice realiza un giro de 360º. Este sensor posee un
sistema de embobinado magnético de polaridad opuesta al imán, el cual le
permite percibir la variación. Para mayor captación el imán y el sensor deben
estar a una distancia 2 mm.
El efecto de llevar el sensor a
proximidad de del imán produce
cambio en la posición de las líneas
flujo del imán permanente según
indica en la figura 1.

la
un
de
se

Fig. 1 Sensor inductivo

En condiciones estáticas no hay ningún movimiento en las líneas de flujo y, por
consiguiente, no se induce ninguna corriente en la bobina. Sin embargo,
cuando el imán colocado en la hélice penetra o abandona el campo del imán
parmente, el cambio resultante en las líneas de flujo induce un impulso de
corriente, cuya amplitud y forma son proporcionales a la velocidad de cambio
de flujo. Cuando hablamos del flujo magnetico que emite el imán, se hace
referencia al numero de lineas de campo magnetico que atraviesan una
superficie, cada vez que se genera una variacion el sensor capta esto y emite
una corriente que se transforma en una fuerza electromotriz, luego esta fuerza
se transmite a través de un cable hacia el tablero digital y registra entonces la
velocidad de la corriente de variación del flujo magnético. [2]


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7. CONSTRUCCIÓN DEL MOLINETE

Para la elaboración del molinete hidráulico se tuvo en cuentas varios factores
que determinan el desempeño de cada una de las piezas que conforman este
instrumento. Iniciaremos hablando del porque se utiliza una hélice de esta
forma (ver imagen 3) y posteriormente el desempeño que tiene el ciclo
computador.

Imagen 3. Forma de la hélice

El mal diseño de una hélice es el factor más frecuente para no poder obtener
una medición correcta, por esto el diseño y las características repercuten
directamente en el grado de eficiencia que pueda tener la hélice. Al elegir una
hélice que proporcione un peso ligeramente liviano, la velocidad con la que se
mueva será casi igual a la velocidad del fluido que genera el movimiento de la
hélice, es decir, será más fácil el movimiento de la hélice ocasionado por la
fuerza de empuje que genera el fluido. El tamaño también se debe tener en
cuenta por varias razones, si se desea una hélice liviana su tamaño tendrá que
ser pequeño y al tener un diámetro pequeño podrá ser utilizadas en caudales
no muy grande, por tanto será optimo para cualquier caudal. El material de la
hélice debe proporcionar el menor peso posible, es decir, si la hélice es de
plástico ocasiona un mayor peso que una hélice de aluminio, esto se debe a
que una hélice de plástico debe tener un grosor determinado para que no sea
deformada por la fuerza del fluido; caso contrario ocurre con una hélice de
aluminio que a pesar de ser delgada no se verá afectada por la fuerza del
fluido.
Otro aspecto importante de la hélice es la posición de las aspas, estas no
deben ser planas sino que tiene que tener una forma curva sobresaliendo del
plano en el que giran para el máximo cubrimiento del fluido. El imán debe tener
un tamaño considerable para que sensor sea capaz de percibir las variaciones
del flujo magnético generado por el imán y para no alterar el peso de la hélice,
aunque por muy pequeño que sea el imán siempre tiende a deformar la hélice
por tanto se debe colocar un contrapeso a la hélice. Para una mejor


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visualización de la velocidad se considero un ciclo computador de pantalla
mediana, ya que esta puede ofrecer una fácil instalación. [1]

8. PRUEBAS DEL MOLINETE HIDRÁULICO EN EL RÍO MAGDALENA

Para realizar las respectivas pruebas del medidor de flujo, se procedió hacia la
desembocadura del río magdalena, en una sección de las Flores, donde se
llevaron a cabo varios ensayos en diferentes tramos del río (En la orilla, a 100m
de la orilla y en la mitad del río
) y se registraron los siguientes datos:
Tabla de Velocidades
 En la Orilla
Se hizo una medición a 10cm de profundidad, puesto que por ser mínima la
velocidad de la corriente a mayores profundidades no marcaba velocidad el
ciclocomputador; para establecer el margen de error de la prueba, se hizo un
cálculo de la velocidad real mediante una prueba con un barco de papel,
puesto que la velocidad del objeto en proporcional a la velocidad de la corriente
en este tramo. La distancia para la prueba fue de 4 m y el tiempo del inicio al
final fue de 3.57 s, para calcular la velocidad de hizo esta prueba 3 veces y el
resultado es el anterior mencionado, para hallar la velocidad se utilizo la
siguiente ecuación:
(Ec.6)

[5]

Donde,
V: Velocidad del fluido
X: Distancia
t: Tiempo transcurrido
Tabla N°2
Velocidades
(Km/h)
3.1
2.8
3.25
2.6
2.3
3.09
El promedio de la velocidad fue de 2.85 Km/h
(Ec.7)


17

 A 100m de la Orilla
Por cuestiones de tiempo, en este tramo sólo se pudo hallar la velocidad del
fluido a 10cm de profundidad, sin embargo se notó que a esta distancia la
velocidad fue mayor. Al igual que el tramo anterior, se halló una velocidad real
con otro barco de papel, teniendo en cuenta 2 pruebas; el resultado de la
velocidad fue de 3.88Km/h.
Tabla N°3
Velocidades
(Km/h)
4.0
4.6
5.0
5.5
3.5
El promedio fue de 4.52 Km/h

 En la mitad del Río
En esta sección del Río Magdalena se llevaron a cabo diferentes pruebas, en
cuanto a las velocidades y profundidades; se realizó el cálculo de la velocidad
real dando como resultado 9.206 Km/h, cabe aclarar que esta velocidad se
halló en la superficie, siendo válida sólo para la medida de los 10 cm de
profundidad.
Tabla N° 4
Profundidades

Velocidades
(Km/h)

A 10 cm
12.7
8.6
10.2
9.6
13.45
V= 10.91

A 40 cm
4.0
3.3
2.5
2.8
3.4
V= 3.2

A 80 cm
3.2
2.3
3.6
2.9
1.7
V= 2.74

El porcentaje de error de este tramo se calculó de la siguiente manera:


18

Para evaluar la eficiencia del molinete hidráulico se hizo un promedio de los
porcentajes de error calculados anteriormente, y el resultado fue de 18.12%, lo
que demuestra que su eficiencia es de 81.88%; por lo tanto se demuestra que
el instrumento funciona notablemente. En este trabajo no se alcanzó mayor
eficiencia, por las condiciones en las que se llevó a cabo, debido a la presencia
de barcos en la zona, lo cual permitió variaciones altas en las velocidades.
Después de concluir el trabajo se observó que la velocidad del de agua varía
considerablemente a lo largo del cauce, pero también en cada punto de la
sección mojada, tanto de una orilla hacia la otra como del fondo a la superficie.
La velocidad también
depende de la pendiente, la profundidad y las
irregularidades del proceso, etc. Las láminas de agua son tanto más rápidas
cuanto más lejos circulan de las orillas y del fondo. La mayor rapidez se da en
la zona superficial, por encima de los puntos más profundos como se muestra
en la fig.

Fig.3 Sección transversal del río

El perfil transversal típico del cauce de un río forma una depresión cóncava
[Fig.3] con la parte más profunda donde la corriente del río es más fuerte: si el
tramo donde se mueve el río es recto, la parte más profunda tenderá a quedar
en la parte central de la corriente. Sin embargo, cuando lleva mucho volumen
de agua, la corriente es bastante fuerte; por lo tanto en la Fig.4 se hace
referencia a la variación de la velocidad con respecto a la profundidad. [6]

Fig. 4 Distribución bidimensional de velocidades en el río


19

Donde:
P= Profundidad
Vh= Velocidad en cada profundidad
h= Diferentes medidas
La fig. 4
muestra un perfil de velocidades de acuerdo a diferentes
profundidades, lo cual muestra que la velocidad máxima se alcanza en la
interface líquido-gas, puesto que no existe una fricción que permita una
disminución de ella, entonces cuando la profundidad aumenta; la velocidad
disminuye puesto que se acerca a la interface líquido-sólido, donde presenta un
rozamiento que impide la fluidez. [7] Como se mencionó anteriormente la
velocidad tangencial depende indirectamente de la frecuencia, pues la
velocidad angular depende de la frecuencia; por lo tanto en este estudio sobre
el fluido se hizo una relación en cuanto a la velocidad del fluido y el número de
revoluciones por unidad de tiempo de la hélice, que por medio del sensor
transforma esto en velocidad.
V vs f

Gráfica 1. Curva de calibración del molinete hidráulico.

Como muestra la gráfica a medida que aumenta el número de revoluciones por
unidad de tiempo, así mismo aumenta la velocidad; lo que significa que son
proporcionales.


20

9. 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


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10. ASPECTO COMERCIAL

Para las industrias es importante la distribución de los productos obtenidos en
las pruebas piloto, sin embargo, el molinete hidráulico es un instrumento
sencillo de diseñar y de fácil uso. Para llevar a cabo este tipo de inversiones el
SPI (Sistema a Proyectos de Inversión) exige un modelo de seguimiento,
[Fig.5] el cuál debe tener: La utilidad del Producto, para qué sirve, su
funcionamiento y cuál es su importancia.

Fig.5 Modelo de seguimiento SPI

Este medidor está dirigido a técnicos y personal a cargo del manejo de
medidores de velocidad, así como al personal responsable de la capacitación
dentro del campo de la medición de flujo con este tipo de instrumentos, para los
operadores de sistemas hidráulicos responsables de la operación de éstos, y a
todos los interesados en la instalación, uso y manejo de los medidores de
velocidad. [4]
De acuerdo con las diferentes características de los medidores existentes en el
mercado es importante mencionar, porque el molinete hidráulico tipo hélice es
una excelente inversión:


Bajo costo de adquisición.



Ofrece facilidad de mantenimiento.



La calidad del producto es óptima.



Abarca diferentes rangos de medición.



Marca la velocidad de fluidos turbulentos y laminares.



El margen de error es mínimo.

22



Alcanza velocidades hasta de 99.9 Km/h



Apto para todo tipo de procesos hidráulicos.



Sirve para determinar si son competentes las construcciones de
edificaciones cercanas a ríos, mares, etc.,



Los materiales utilizados no son tóxicos.



Fácil manejo.



Su calibración es simple



No se oxidan los metales utilizados.



Su presentación es visualmente sencilla.



El sensor utilizado es a prueba de agua



La medición de la velocidad tiene un rendimiento del 81.88%. (De
acuerdo al buen uso del instrumento).


23

11. CONDICIONES DE USO

Para garantizar el buen funcionamiento del Molinete Hidráulico, se requiere
tener cuidado al momento de utilizarlo, por lo que cuenta con partes móviles
sujetas a desgastes por el uso, por ende, se recomienda lo siguiente:


Mantenimiento periódico.



Engrasar el eje de la hélice para mayor eficiencia.



Evitar medir velocidad de fluidos a altas temperaturas, puesto que el
imán perdería sus propiedades.



No poner el ciclocomputador en contacto con el agua.



Luego de usarlo, secar el sensor.



Calibrar el ciclocomputador con respecto al diámetro de la hélice.



Transporte adecuado, para evitar la deformación de las partes sensibles.



Este tipo de medidor es silencioso, por lo que cualquier ruido debe
considerarse como una falla.



Proteger el instrumento de factores que ocasionen desajustes en
cualquiera de las piezas.


24

12. AUTOEVALUACIÓN

1. ¿Qué Tan Exacto Son Las Medidas Tomadas De los Medidores De
Flujos Caseros?
R/ Cualquier dispositivo de medición de flujo instalado y operado
adecuadamente puede proporcionar una exactitud dentro del 5 % del flujo real.
La mayoría de los medidores caseros o los que se encuentran en el mercado
tienen una exactitud del 2% y algunos dicen tener una exactitud de más del
0.5%.
2. ¿Es confiable una medida obtenida con un dispositivo de este tipo?
R / Claramente no, es una medida espontanea inexacta ya que la velocidad de
un caudal varia además en este tipo de dispositivos no se tiene en cuenta la
presión que ejerce un cuerpo de agua a determinadas profundidades y eso es
un factor que afecta la medida.
3. ¿al Fabricar un dispositivo como un molinete, que es lo más importante
que
se
debe
tener
en
cuenta?
R/ Unas de las cosas que hay que tener en cuenta inicialmente , es la
calibración del odómetro ( en este caso ) , es decir, tenga la medida del
diámetro de la hélice utilizada en el dispositivo , ya que con esta se medirán las
oscilaciones y registraran las velocidades .
4. ¿cuál es la importancia de este tipo de experimentos “sencillos” en la
ingeniería?
R/ Permite al estudiante de ingeniería manejar y tener una idea de los
parámetros que pueden manipular en un estudio determinado de algunos
fenómenos naturales presente. Además nos permite manipular datos para
determinar algunas condiciones que nos pueda interesar conocer.
5. ¿en que influye la forma y el peso de las aletas para un dispositivo
como este?
R/ Una hélice que proporcione un peso ligeramente liviano, va a ocasionar que
la velocidad con la que se mueva sea casi igual a la velocidad del fluido, es
decir, será más fácil el movimiento de la hélice ocasionado por la fuerza de
empuje que genera el fluido. La forma de las aletas permitirá que un cuerpo de
agua que está en una corriente (flujo) pueda un mayor giro y se den las
oscilaciones para registrar las velocidades, aunque para caudales grandes,
este dispositivo no sería eficiente ya que está diseñado para corrientes
ligeramente suaves o sin mucha turbulencia.

25

13. 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.


26

14. BIBLIOGRAFÍA

[1] Ruiz Aparicio, Ángel. “Medidores de velocidad (Hélice turbina y molinete)”.
Coordinación de tecnología hidráulica, (IMTA). Subdirección General de
administración del agua, (CNA): Jiutepec, Morelos, 2001.
[2] CNA, "Selección e instalación de equipos de macromedición", Libro 111,
tema 3.3.1. del Manual de diseño de agua potable y alcantarillado. Comisión
Nacional del Agua (1994).
[3] Saunders Harold E., "Hydrodinamics in Ship Design". The Society of Naval
Architecs and Marine Engineers.
[4] Organización Internacional de Normalización, 1979: Liquid Flow
Measurement in Open Channels: Velocity-area Methods. Segunda edición, ISO
748, Ginebra
[5] Aparicio Mijares, Francisco J. “Fundamentos de Hidrología Superficial”.
Limusa: México D.F. 1989.[6] Chow, Ven Te. “Hidráulica De Canales Abiertos”.
Ed. Mc Graw Hill. Illinois, 1959.
[6] Muste, Marian- Kim, Won y M. Fulford, Janice. “Desarrollo de la tecnología
hidrométrica: instrumentos nuevos y emergentes para trazar los mapas de las
condiciones hidrodinámicas de los ríos”. Boletín de la OMM 57 (3): EEUU.
2008.
[7] Pérez Morales, Guillermo Benjamín, Rodríguez Castro Jesús Alberto y
Molina Aguilar Juan Pablo. “Ingeniería de ríos, apuntes de la materia”,
U.M.S.N.H, F.I.C. 2010.
[8] Sotelo Ávila, Gilberto. “Apuntes de Hidráulica II”. Facultad de Ingeniería,
UNAM: México, 1993.
[9] Rocha Felices, Arturo. “Hidráulica de tuberías y canales”. (2007)


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25/11/2013

Fenómenos de
Transporte

Título: Molinete Hidráulico.
Autores: Pedro Estrada, Angy Leira, Mileinys Miranda, Marco Ortiz, Katherine Pugliese
Asignatura: Fenómenos de transporte

Lugar de edición: Colombia

Año de edición: 2013

Nº de edición: Primera

Nº de páginas: 25

Facultad: Ingeniería

Programa: Ingeniería Química

Universidad del Atlántico


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