Medición fiable del caudal en condiciones exigentes
A pesar de las condiciones de flujo turbulentas y de las dificultades que plantea su instalación, la tecnología ultrasónica «clamp-on» permite un control fiable del caudal durante el funcionamiento, garantizando así el suministro de agua potable a gran parte de Sajonia-Anhalt.
Control de plausibilidad de los caudales solicitados en la comparación de valores de medición analógicos y digitales
La red de abastecimiento de agua a larga distancia de la empresa suprarregional de suministro de agua potable Fernwasser Elbaue-Ostharz (FEO) tiene una longitud total de unos 800 kilómetros. Las tuberías de gran diámetro, de hasta DN 1200, transportan diariamente unos 220 millones de litros de agua potable a la región de Alemania Central. Una de las tres plantas de tratamiento de agua de la red, la de Wienrode, está conectada a la presa de Rappbode, gestionada por la empresa Talsperrenbetrieb Sachsen-Anhalt AöR. Desde esta planta de tratamiento, tras el tratamiento del agua bruta, se suministra alrededor del 40 % del agua potable que se necesita en Sajonia-Anhalt.
Parte de la infraestructura de la planta de agua de Wienrode, gestionada por FEO, es una estructura de derivación que incluye dispositivos de regulación (2 válvulas de pistón anular DN 800) y las conducciones de alimentación posteriores hacia la planta de agua. En la estructura de derivación de la planta de agua se han instalado dos robustos caudalímetros ultrasónicos del tipo KATflow 150 para regular dos caudales volumétricos independientes. Se trata de dos tuberías de acero de DN 800 que sirven de derivación de una turbina de Avacon-Natur GmbH en la entrada de la planta de agua de Wienrode.
Para que la medición con tecnología ultrasónica tenga éxito, es fundamental disponer de tramos de entrada y salida suficientes que garanticen un perfil de flujo simétrico respecto al eje. Antes de decidirse por un dispositivo fijo del fabricante Katronic, FEO llevó a cabo tres ensayos con picos de proceso mínimos y máximos en distintos puntos, con el fin de encontrar una posición óptima para la medición. Los factores decisivos para la adquisición de los dos caudalímetros de dos canales fueron el éxito de las pruebas previas y la perspectiva asociada de poder medir de forma fiable grandes volúmenes de agua en un entorno turbulento con el KATflow 150.
El requisito principal, el «caudal de agua», proviene de la planta de tratamiento de agua de la presa, encargada del suministro de agua potable a la región. Esta tubería funciona las 24 horas del día. Un caudal típico solicitado por la planta de tratamiento de agua es de aproximadamente 6 000 m³/h. En las tuberías de derivación, este caudal se distribuye normalmente a partes iguales entre ambas tuberías, con 3 000 m³/h cada una. Las derivaciones se utilizan siempre que la turbina falla o no es capaz de garantizar el caudal exigido por la planta de agua.
Ambos KATflow 150 están equipados como medidores de dos canales, cada uno con una salida de proceso analógica de 4...20 mA y una interfaz Profibus PA. El sistema de control recibe simultáneamente cuatro valores de medición, que se procesan mediante una comprobación de plausibilidad, una especie de control de calidad. El criterio fundamental es la redundancia de las señales. En caso de fallo de una señal, el sistema conmuta a la señal que sigue disponible. Si la señal de salida de corriente cae a 0 mA, el controlador lógico programable (PLC) conmuta a un valor de sustitución y desactiva la regulación.
Aunque la situación de montaje de los caudalímetros de tipo «clamp-on» no resulta óptima debido a los elementos instalados y a las válvulas de cierre, ambos dispositivos fijos han demostrado su eficacia en esta aplicación dentro de los límites definidos posteriormente.
Los caudales volumétricos son turbulentos y presentan un desplazamiento simétrico respecto al eje en ambos puntos de medición. Si bien es posible aprovechar por completo el rango de regulación de las válvulas de pistón anular, en ese caso ya no es posible registrar correctamente el caudal. Por ello, el PLC limita mediante software el caudal y el grado de apertura de estos elementos de regulación. A pesar de las circunstancias mencionadas, la calidad de la medición es lo suficientemente buena como para regular ambas tuberías de forma remota mediante las dos válvulas de pistón anular. Con estas medidas complementarias, la medición es utilizable en un 98 %, incluso en condiciones de flujo exigentes.
Gracias a la tecnología «clamp-on», el medidor KATflow 150 puede instalarse sin interrumpir el proceso. La configuración y el posicionamiento se realizan a través del menú del medidor de caudal, que puede manejarse de forma intuitiva mientras el proceso está en marcha.
