Mantenimiento preventivo de redes de distribución de agua y saneamiento. ENAT0108

3. Procedimientos y operaciones para la toma de medidas

A continuación, se estudiarán diversos procedimientos de medida a través de los cuales se obtendrá información de cómo el fluido se comporta al ser transportado por una canalización.

Para un fluido como el agua, los procesos vendrán condicionados por el tipo de flujo existente en la canalización. Por una parte, se analizarán las canalizaciones que transportan el agua a sección llena y, por otra, se conocerán las canalizaciones que transportan el agua en lámina libre. Este segundo tipo de tuberías se encontrarán en un canal libre o en las que el agua no cubre la totalidad de la sección, características de una red de saneamiento.

Definición

Sección llena

Tuberías cerradas donde el agua cubre la totalidad de la sección, ejerciendo una presión superior a la atmosférica.

3.1. Sistemas de unidades

Durante la toma de datos, existe ante una gran diversidad de instrumentos de medida que expresarán la medida en una u otra unidad.

Nota

En la actualidad, pueden encontrarse unidades expresadas según el Sistema Internacional (SI), el Sistema cegesimal (SCG), el Sistema técnico (ST) y el Sistema anglosajón.

A continuación, se expresarán las equivalencias entre unidades más utilizadas.

3.2. Medidas de caudal

Desde mayo de 2009, está en vigor una Orden del Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino por la que se regulan los sistemas para realizar el control efectivo de los volúmenes de agua utilizados por los aprovechamientos de agua del dominio público hidráulico. Para realizar la medida de caudal, es necesario conocer dos variables del fluido, como son la velocidad y la sección de la tubería. Puesto que estas dos magnitudes son muy distintas según el tipo de flujo, se tratarán los procedimientos para la toma de medida según el flujo que transporte la tubería.

Nota

Para evitar esfuerzos mecánicos y vibraciones en tuberías de grandes dimensiones, el caudalímetro se apoyará sobre una bancada soporte.

Toma de medida en tuberías a presión

Se pueden identificar elementos que ofrecen una medida directa, como el rotámetro, que da una lectura del caudal a través del movimiento de una pesa que lleva alojada en su interior, o bien hacer uso de elementos tecnológicos que permiten insertar los mecanismos de medida en sistemas automatizados, tales como:

1 Velocímetro de hélice: ofrece una lectura directa debido al movimiento de una hélice que contiene en su interior.

2 Caudalímetro electromagnético: basa su funcionamiento en la inducción electromagnética y su principal inconveniente es su gran tamaño.

3 Caudalímetro de ultrasonido: basa su funcionamiento en hacer pasar una señal a través del fluido.

Para el correcto montaje de los dispositivos de medida, se requiere de un flujo sin perturbaciones. Si durante su montaje es necesario el uso de conos reductores/ampliadores para adaptar las dimensiones de la tubería al caudalímetro, estos deberán cumplir con la UNE-EN 1025:94.

Toma de medida en tuberías a lámina libre

Estos dispositivos constan de sensores de nivel y velocidad a través de los cuales se puede conocer el caudal existente. Una vez establecido el punto de control, se puede optar por un equipo de registro de datos que almacena los valores para su control y gestión. Estos equipos pueden estar dotados de alimentación eléctrica, baterías o funcionar mediante energías renovables.

De izquierda a derecha y de arriba hacia abajo: rotámetro, velocímetro, caudalímetro electromagnético y caudalímetro de ultrasonido

3.3. Medida de presión

Para el transporte del agua potable y la recogida de las aguas residuales, son necesarias las estaciones de bombeo, que mantendrán la presión necesaria en la red. Este tipo de magnitud será fundamental para su transporte por las canalizaciones que trabajan a sección llena.

El procedimiento más sencillo para conocerla consiste en instalar en la zona a medir un manómetro. Este dispositivo aporta una lectura directa de la presión del agua.

Sabía que...

Tras la ejecución de una red de abastecimiento en el interior de una vivienda, según el CTE, se estará obligado a realizar una prueba de presión.

Se puede también seleccionar dispositivos que permitan su conexión a un sistema informatizado. El más utilizado actualmente es el sensor de presión.

El montaje de los medidores de presión se realizará sobre unos puntos de toma que deberán tener en consideración las siguientes premisas:

1 Se ubicarán en un punto de la red donde el flujo sea uniforme, evitán-dose la proximidad de codos, válvulas, etc.

2 No se instalarán en puntos altos (evitar las bolsas de aire) ni en puntos bajos (evitar deposiciones).

3 Su montaje deberá ser rasante a la pared interna de la tubería.

Medida de presión mediante manómetro en colector de abastecimiento

Sabía que...

Para la red de saneamiento y en la medida de lo posible, el funcionamiento hidráulico deberá ser por gravedad, reduciendo al máximo las impulsiones y estaciones de bombeo.

3.4. Medida de nivel

En tuberías de flujo laminar, la medida de nivel es una variable imprescindible. Para realizarla de modo visual, bastará con el uso de un limnímetro (regla graduada), que se dispondrá de modo perpendicular sobre la base del elemento a medir.

Medida del nivel de agua en canal abierto

En la actualidad, existe en el mercado una gran diversidad de instrumentos de medida de nivel automatizados, tales como:

1 Medidores por ultrasonido: elementos que se instalan sobre el agua a medir y emiten una señal que será rebotada por la superficie. Realizán-dose este proceso de modo continuo, puede conocerse la evolución del nivel del agua. Llegan a tener una precisión del 0,05%. Nota: debido a sus mejores prestaciones, el medidor por ultrasonidos es el más utilizado a nivel mundial.

2 Sonda de presión: estos aparatos, ubicados en el fondo de la superficie a medir, realizarán una relación entre la presión que ejerce el volumen del agua y su nivel. Este tipo de medidores tienen el inconveniente de sufrir obturaciones por deposición de materiales en las conducciones y sufrir alteraciones por la proximidad de otros componentes electrónicos de la red.

 

3.5. Medida de velocidad

Tomando como referencia la normativa en lo referente a un correcto desplazamiento de las aguas, la velocidad vendrá limitada por un valor máximo y mínimo.

Para los casos de tuberías en sección llena, una velocidad máxima elevada ocasionaría problemas de desprendimiento de material del interior de los conductos, golpes de ariete, elevadas pérdidas de carga y un gran riesgo de rotura de las tuberías. En tuberías en lámina libre, pueden originarse problemas de corrosión.

Por el contrario, para una baja velocidad, se tiene el riesgo de originar deposiciones sobre las tuberías, ocasionando la reducción de la sección útil de las mismas. Este problema se verá agravado en las redes de saneamiento donde, a causa de las deposiciones, se origina ácido sulfhídrico (da el mal olor característico de las aguas residuales).

Importante

En general, la velocidad del agua dentro de las tuberías de abastecimiento será entre 0,3 y 2,0 m/s. A su vez, para redes de saneamiento, su intervalo estará comprendido entre 0,6 y 6,0 m/s.

El elemento de medida más utilizado, tanto para lámina libre como para sección llena, es el medidor por ultrasonidos.

3.6. Medida de la calidad del agua

Se realizarán medidas en parámetros que den información sobre las características de potabilidad del agua, basándose en el Real Decreto 140/2003.

Medida de cloro

Estos dispositivos, como su nombre indica, realizan la medida de cloro. Para llevar a cabo esta medida, el equipo deberá instalarse en un lugar cubierto, ventilado, alejado de las fuentes de calor y de la luz directa del sol.

Importante

Se prestará especial atención a la temperatura ambiente y de la muestra, que deberán oscilar entre 15 y 35 °C.

Medida de pH

Estos dispositivos (pHímetros) realizan medidas de la acidez del agua. Para ello, se les debe garantizar un flujo continuo, que les valdrá, además, para realizar una autolimpieza.

Medida de conductividad

Se realiza a través de analizadores que miden la concentración de sales disueltas en el agua.

Nota

Es muy común que los analizadores de pH lleven acoplados dispositivos para que realicen a su vez la medida de la conductividad.

3.7. Herramienta de medida

En este apartado, se van a describir las herramientas más comunes que se utilizan para medir distintos parámetros en tuberías durante su reparación o rehabilitación. Estas herramientas se aplican en la mayoría de los trabajos, ya sea para el uso en fontanería, en uniones de tuberías, en análisis de fugas o en soldadura. Entre las herramientas indispensables, cabe citar:

1 Flexómetro o cinta métrica: sin duda es la herramienta de medida por excelencia y será de utilidad para medir longitudes y diámetros de tuberías, entre otras aplicaciones.

2 Nivel: permite conocer, a través del movimiento de una burbuja de aire en su interior, la nivelación del elemento sobre el que se aplica.

3 Calibre o pie de rey: permite conocer con precisión valores como espesores o diámetros pequeños de tuberías.

3.8. Aplicaciones de programas informáticos

Por lo general, los centros de control están muy alejados de los puntos de medida, por lo que surge la necesidad de transmitir la señal. Se crean así diversos programas informáticos, los cuales reciben la señal medida por sistemas de transmisión y, una vez analizada, envían una señal de actuación sobre los elementos de las conducciones (válvulas, bombas, dosificadores).

En lo referente a la simulación de redes de agua, pueden encontrarse en el mercado diversos programas, entre los que destaca Epanet (de acceso libre).

Epanet es un programa informático que realiza simulaciones del comportamiento hidráulico y de la calidad del agua en redes de distribución a presión. Puesto que una red está formada por tuberías, bombas, válvulas y tanques de almacenamiento, Epanet determinará el caudal que circula por cada una de ellas. Además, determinará parámetros como presión, nivel de agua en depósitos y parámetros de sustancias químicas en el agua. Finalmente, también ofrece información sobre el tiempo de permanencia del agua en las tuberías.

Ejemplo

Se observa en la esquina inferior izquierda la representación del estado de presión que soporta el nudo 151 correspondiente a la red de abastecimiento indicada.

Representación del programa Epanet para la simulación de redes de agua

Aplicación práctica

Usted trabaja en el mantenimiento de una ETAP y, tras un fallo en el suministro eléctrico, debe realizar diversas medidas para enviar sus valores correspondientes al centro de control. Necesita enviar el nivel de agua del depósito de abastecimiento y la presión de impulsión, para lo cual deberá utilizar algún elemento de medición manual. Le piden que exprese la medida de nivel en ft (pies) y la presión en psi. ¿Sabría indicar qué prodecimientos seguiría?

SOLUCIÓN

Como los sistemas informáticos han fallado, el programa que gestiona los valores de las medidas no funciona. Usted tendrá que obtener los valores solicitados de manera directa.

Para la medida del nivel, utilizará un limnímetro ubicado en el interior del depósito y realizará una lectura directa del mismo: 6,5 m (ejemplo de dato).

Para la medida de la presión del grupo de impulsión, se dirigirá al manómetro ubicado a la salida del grupo y realizará igualmente una lectura directa: 2.280 mmHg (ejemplo de dato).

Para finalizar, como le piden que envíe los datos en unidades anglosajonas, deberá realizar las conversiones de las unidades:

4. Programas de mantenimiento de redes

Como un servicio imprescindible para la sociedad, las redes de abastecimiento y saneamiento deben tener un programa específico de mantenimiento que garantice un correcto funcionamiento de las instalaciones.

En el transcurso de la vida útil de la instalación, esta va adquiriendo defectos que ocasionarán disminuciones de sección y deposiciones que, de persistir, pueden originar fisuras e incluso roturas.

4.1. Mantenimiento de redes de abastecimiento

En primer lugar y al igual que para las redes de saneamiento, se deberán poseer los planos actualizados de las instalaciones, señalándose todos los elementos de la instalación. De no ser así, la primera misión para el técnico de mantenimiento será la de redactar la documentación necesaria para conocer el trazado y los elementos existentes en la red, así como tener a punto un inventario de piezas de repuesto.

Otra posible utilidad es la del uso de programas informáticos que simulen las consecuencias en la red de diversas incidencias y conocer cómo puede comportarse la red de antemano.

Finalmente, si la red presenta deficiencias que el mantenimiento no puede solucionar, habrá que realizar una rehabilitación.

Redes exteriores

Se indican a continuación los distintos puntos de la red que deben ser controlados y su frecuencia:

1 Tras 15 años de la primera instalación, se procederá a la limpieza de las incrustaciones y sedimentos depositados en el interior de las tuberías. Esta limpieza podrá realizarse de diversos modos:Mediante el uso de cepillos, que son arrastrados a lo largo de las tuberías y que van empujando las deposiciones incrustadas. Los residuos son recogidos en el otro extremo de la tubería.Mediante el uso de agua a presión, que es introducida por medio de toberas.Mediante el uso de diablo provisto de raspadores. En esta ocasión, la tubería estará en carga.Mediante el uso de balas, que se desplazan por el interior de las tuberías arrastrando las incrustaciones y que pueden desplazarse entre válvulas y cambios de sección. Nota: en el caso de que hubiera grandes incrustaciones, se utilizarán diversos tamaños de balas, que se irán incrementando de manera progresiva.

Material utilizado en la limpieza de tuberías

1 Transcurridos 5 años de la primera limpieza, es decir, 20 años de antigüedad de la instalación, se limpiará nuevamente la red.

2 Una vez al año se limpiarán las arquetas, llaves de paso y válvulas, donde se lubricará la unión entre el vástago y la empaquetadura con aceite diluido. Posteriormente, se verificarán, abriendo y cerrando, las llaves para su correcto funcionamiento. Si se detectasen fugas, se procederá a la sustitución de la empaquetadura.

3 Para el caso de válvulas reductoras de presión y bocas de incendio, se revisarán los mecanismos cada 2 años (aislándolas mediante el cierre de llaves de paso).

4 Para el caso de llaves de desagües ubicadas al final de un tramo ciego, se revisará su funcionamiento una vez al mes.

5 Una vez cada 2 años se procederá a la limpieza exterior y pintando de las llaves de paso y válvulas.

6 Para instalaciones de riego, se procederá a una revisión cada año para verificar el correcto funcionamiento de todos los elementos. Además, cada 4 años se llevará a cabo una prueba de estanqueidad.

Nota

Si fuese necesario el uso de productos químicos, estos no deberán alterar las características del agua, según el Real Decreto 140/2003.

Redes interiores

Para el caso de instalaciones interiores, se llevarán a cabo las siguientes inspecciones:

1 Cada 3 meses, se revisará el estado de conservación y limpieza de los depósitos de acumulación de agua caliente.

2 Cada 6 meses, se verificará el estado del grupo de presión. Se comprobarán los funcionamientos de manómetros, equipos de control, conexionados eléctricos y ausencia de vibraciones en el motor.

3 Una vez al año, se comprobará la ausencia de fugas en el depósito de almacenamiento, así como el correcto funcionamiento de los indicadores de nivel, funcionamiento de la válvula antirretorno y la aspiración del grupo de presión.

4 Una vez al año, se comprobarán los límites de presión en el depósito de membrana.

Mantenimiento del grupo de presión

1 Una vez al año, al final del verano, se procederá a la limpieza de arquetas y válvulas de cierre. Además, se lubricarán las partes móviles si estuviesen agarrotadas y se verificará la ausencia de goteo. Se comprobará además la abertura/cierre de las válvulas.

2 Una vez al año, se comprobará la ausencia de incrustaciones, así como la aparición de golpes de ariete.

3 Una vez al año, se comprobará la ausencia de fugas de agua en la red interior, así como las condiciones de los soportes de sujeción.

4 Una vez al año, se verificará la ausencia de humedades y goteos en la instalación. Además, se comprobará que no se han producido dilataciones en las tuberías.

5 Cada 2 años, se realizará una comprobación del correcto funcionamiento de la instalación en general. Se prestará especial atención al funcionamiento de válvulas de cierre.

6 Cada 5 años, se limpiarán y sustituirán los elementos más deteriorados del grupo de presión.

7 Una vez al año, se realizará un análisis de Legionella en muestras de puntos representativos de la instalación.

Definición

Legionella

Bacteria causante de infecciones que habita en aguas estancadas entre 20 y 45 °C.