BANCO HIDRÁULICO PARA EL ENSAYO DE PEQUEÑOS SENSORES DE
CAUDAL
M. Á. LEAL, A. MOLINA, A. ARIEL GÓMEZ, F. J. MOLINA
Depa amen o de Tecnología Elec ónica. Escuela Uni e si a ia Poli écnica de
Se illa. Uni e sidad de Se illa. 41011-Se illa. España.
El p esen e a ículo mues a un pequeño banco hid áulico “po á il”, comple amen e
uncional de o ma au ónoma, que in oduci á al alumno en las medidas con luidos
ensayando con senso es de caudal de pequeño amaño.
1. In oducción
Todos sabemos la g an impo ancia de ealiza expe iencias p ác icas en asigna u as de
ins umen ación elec ónica, donde el alumno pueda comp oba la p oblemá ica de los
senso es eales y, puedan ap ecia en las medidas que ealicen, los e o es, la p ecisión, la
esolución... y an os o os pa áme os elacionados.
Pe o es as expe iencias equie en de un ma e ial cos oso, an o a ni el de senso es como de
pa ones o e e encias iables [1]. Todo es o se ag a a un poco más si que emos ealiza
algún eje cicio donde in e engan líquidos como elemen o a medi , po las incómodas
azones de manejo, mon aje, ugas, espacio necesa io... que odos podemos in ui .
El banco de ensayos que hemos diseñado in en a sol en a es os p oblemas, implemen ando a
un bajo cos e y en un espacio educido ( an o, que puede conside a se po á il) un conjun o
hid áulico-elec ónico que nos pe mi a ensaya caudalíme os y/o con ado es de o ma
cómoda y segu a.
2. Desc ipción gene al
Tal y como podemos obse a en la igu a 1, nues o mon aje desde el pun o de is a
hid áulico cons a de un pequeño aljibe de cabece a donde se almacena el agua necesa ia pa a
el ensayo. Un ubo de salida lo conec a a la bomba de impulsión, que se á la enca gada de
mo e el agua po odo nues o ci cui o hid áulico.
Se p e ende que el banco hid áulico (BH) pueda hace ci cula di e en es caudales pa a pode
ensaya los caudalíme os en di e en es condiciones; la solución de meno cos e a es a
necesidad, ue ins ala una ál ula a la salida de la bomba de impulsión, de modo que en
unción del g ado de ape u a de és a, ci cula á mayo o meno caudal.
507
A con inuación y as un amo ec o de ap oximadamen e 10 eces el diáme o de la ube ía,
al y como nos ecomiendan los ab ican es, se inse a el caudalíme o o con ado a ensaya .
El agua que p o iene de és os se ie e en el que denominamos Depósi o de Medida
Volumé ico (DMV), el cual iene po misión pe mi i la medida p ecisa del olumen de agua
que ha ci culado (es a se á una medida pa ón en nues a p ác ica, pues se ealiza á la
e i icación de su olumen exhaus i amen e).
En el DMV se ins alan de ec o es de ni el ( ealizadas con un simple hilo conduc o y
ap o echando la conduc i idad del agua), g acias a las cuales se consigue una buena
epe i i idad en los ensayos, además de b inda nos la posibilidad de au oma iza los (llenado,
aciado, medida de iempos...) como luego e emos.
Una ez inalizado el p oceso, el agua que es á en el DMV se de ol e á po g a edad al
aljibe de cabece a ab iendo una ál ula inse ada en un ubo que conec a es os dos depósi os.
Des aca que no se pueden p oduci eboses del DMV pues la can idad de agua que posee el
aljibe de cabece a es in e io a la capacidad del DMV.
3. Desc ipción del ensayo
La p ime a pa e del ensayo consis e en a o a el DMV, pues su olumen es imp escindible
conoce lo pa a el desa ollo de la expe iencia, como e emos más adelan e. Pa a ello se
p ocede á a la medida del DMV con ayuda de una egla g aduada, eniendo en cuen a los
posibles e o es sis emá icos que se puedan come e , debido a la p ecisión y esolución del
ins umen o de medida. De es e modo se calcula á el olumen exis en e en e los dos
de ec o es de ni el colocadas en el DMV con una des iación (X±y), de e minada po el
es udio de e o es ap opiado.
El siguien e paso se ía el ensayo eal del caudalíme o o con ado . Pa a ello comenza emos
e o nando el agua desde el DMV has a el aljibe de cabece a (si no lo es u ie a ya) y
ce ando la ál ula de aciado. Ab imos la ál ula de egulación de caudal a un 15% de su
eco ido o al y conec amos la bomba de impulsión.
Figu a 1: Diag ama de bloques del banco
hid áulico
508
El agua comenza á a lui hacia el DMV a a és de nues o senso [2], de modo que cuando
“moje” el p ime de ec o de ni el, pond emos en ma cha un c onóme o, que se pa a á
cuando llegue el agua al segundo de ec o de ni el. También pa a emos en es e momen o la
bomba de impulsión y da emos po inalizado el ensayo.
Du an e es e iempo en el ensayo, hab emos medido ambién la ecuencia de la señal de
pulsos que nos o ece el senso (pa a sabe que caudal es á midiendo), así como o alizado el
núme o de dichos pulsos (pa a calcula el olumen que ha ci culado).
Es o lo ha emos es eces, epi iendo o as es más pa a di e en es g ado de ape u a de la
ál ula que egula el caudal (po ejemplo 30% y 40%), pa a ene así una colección de da os
con los que pode saca conclusiones.
Con los iempos que hemos medido podemos calcula el caudal medio que ha ci culado
du an e cada ensayo, di idiendo el olumen de agua si uado en e las sondas de ni el del
DMV (da o conocido), en e dicho iempo. Es e g upo de da os es el que u iliza emos como
pa ón pa a e i ica el co ec o uncionamien o de nues o caudalíme o.
Una ez con es os da os de e e encia, los co eja emos con los ob enidos del senso , y
da emos nues as conclusiones al espec o: epe i i idad, esolución, e o es máximos,
des iaciones...
4. Elec ónica asociada
Has a aho a hemos is o la composición hid áulica de nues a pla a o ma y el p oceso que
p e endemos segui pa a la ealización del ensayo, pe o e iden emen e nos ha á al a una
elec ónica de apoyo más o menos compleja que nos pe mi a y/o acili e odas es a a eas.
Aho a bien podemos op a po una solución sencilla y manipula el bando hid áulico de modo
manual, o bien au oma iza el ensayo adop ando una solución de comp omiso en e
au oma ización y cos e.
Pe o si no que emos asumi e o es imponde ables u o de la ap eciación humana, y de
con e i al banco hid áulico la epe i i idad espe ada, debemos de do a le de medios pa a que
el ensayo se ealice de o ma au omá ica en lo e e en e al p o ocolo de ensayo.
Pa a ello y después de analiza odos los eque imien os: ecuencíme o, c onóme o,
con ado , con ol de la bomba... y coo dina los odos, no se p esen aba una a ea ácil si lo
hacíamos con elec ónica disc e a.
Todo es o nos lle ó a u iliza como co azón del ci cui o un pequeño mic ocon olado (del
ipo PIC 16F84), en el cual aunamos odos los concep os an e io men e expues os. Nos
con ie e iabilidad y bajo cos e en un sólo bloque, siendo además muy e sá il al pode se
ácilmen e " ep og amado" si cambian nues as necesidades.
En la igu a 2 podemos e un esquema de bloques de la elec ónica u ilizada, de la cual
i emos iendo como ac úan cada una de sus pa es en las dis in as e apas del ensayo:
Ac i amos el pulsado que da la señal de comienzo al mic o, és e da la o den al ci cui o de
po encia de conec a la bomba de impulsión. Espe amos a que el ci cui o conec ado a los
de ec o es de ni el ( ealizado con unos simples compa ado es analógicos) nos indique que el
agua ha llegado al p ime ni el.
509
En es e momen o empezamos la cuen a del iempo y de los pulsos que nos o ece el
caudalíme o. A la ez y en iempo eal, ep esen amos en el LCD la ecuencia de dicha
señal.
Con inuamos en es e es ado has a que el agua llegue al segundo de ec o de ni el, momen o
en el cual de end emos la bomba inmedia amen e, pa a emos la cuen a del iempo y de los
pulsos del caudalíme o, ep esen ando es os pa áme os en el LCD.
Así da íamos po inalizado el ensayo, quedando a la espe a de un nue o ensayo.
6. Conclusiones
Hemos diseñado a un bajo cos e, un pequeño banco hid áulico que nos pe mi a ensaya
caudalíme os. Se ha hecho de educidas dimensiones y sob e una pla a o ma po á il, de
modo que podamos usa lo en cualquie labo a o io de elec ónica sin necesidad de más
componen es ex e nos.
En el diseño se ha p e endido es ablece un balance equilib ado en e su iabilidad y su
simplicidad, ob eniendo unos esul ados sa is ac o ios que cumplen los obje i os ma cados:
in oduci al alumno en la expe imen ación de es e ipo de senso es.
Re e encias
[1] A. Menéndez, A. Molina, A. Gómez, M. A. Leal. Ensayo au oma izado pa a el desa ollo
de caudalíme os. SAAEI-98.
[2] No ma ISO 8316:1987. Measu emen o liquid low in closed condui s - Me hod by
collec ion o he liquid in a olume ic ank.
Figu a 1: Es uc u a de la elec ónica que
con ola el banco hid áulico
510