EN
Notícies
Guia de Mesurament de Cabal
Time : 2025-08-14
Introducció
El cabal es refereix al volum de fluid que passa per un punt determinat per unitat de temps. En les mesures de recursos hídrics, el cabal normalment es quantifica en unitats com peu cúbic per segon (cfs), metre cúbic per segon (cms), galons per minut (gpm) o altres unitats similars. Una mesura precisa del cabal és fonamental per a aplicacions que inclouen el control de sistemes, la facturació i el disseny d'enginyeria. Aquest article descriu diversos mètodes comuns de mesura de cabal i proporciona informació de context rellevant.
Equació de Continuïtat per al Cabal
En condicions d'estat estacionari (és a dir, sense canvis al llarg del temps), el principi de continuïtat estableix que l'aigua que entra per un extrem d'una canonada ha de sortir per l'altre extrem. L'equació de continuïtat s'expressa com:
Cabdal = Velocitat × Àrea de la secció transversal
En condicions d'estat estacionari, el producte de la velocitat i l'àrea de la secció transversal roman constant en qualsevol punt al llarg de la canonada. Per exemple, si la velocitat es mesura a 10 peus per segon i l'àrea de la secció transversal és de 10 peus quadrats, el cabdal seria de 10 × 10 = 100 peus cúbics per segon.
Mètodes de mesura del cabdal en canals oberts
Mètode d'estimació visual
Aquest enfocament bàsic consisteix a estimar el cabdal mitjançant l'avaluació visual de la velocitat i l'àrea de la secció transversal. Una regla pot millorar la precisió de la mesura de l'àrea, mentre que un cronòmetre pot servir per mesurar el temps que triga un objecte flotant a recórrer una distància coneguda i així estimar la velocitat.
Aplicacions: Situacions de cabdal baix o estimacions aproximades.
Mètode profunditat-cabdal (Equació de Manning)
Quan es coneix la geometria i el pendent del canal i el cabal és uniforme, l'equació de Manning calcula el cabal mitjançant mesures de profunditat. La fórmula relaciona la velocitat amb la profunditat, el pendent i el coeficient de rugositat de Manning (n).
Nota: No és adequat per a flux gradualment variat (per exemple, remans aigües amunt de preses). L'USGS (U.S. Geological Survey) sovint utilitza aquest mètode, emprant models hidràulics per establir relacions entre nivell i cabal.
Dispositius de Mesura Principals
Estructures com ara canals o basses forcen el cabal a través d'una profunditat crítica, creant una relació unívoca entre profunditat i cabal.
Avantatges: Mesura no contacte, alta fiabilitat.
Inconvenients: Possibles pèrdues de càrrega. Considerat el mètode més precís per a canals oberts.
Meters d'Àrea-Velocitat (Metres AV)
Aquests mesuren la profunditat (convertida en àrea) i la velocitat (mitjançant ultrasons Doppler o seguiment òptic de la superfície) per calcular el cabal utilitzant l'equació de continuïtat. Les marques habituals inclouen ISCO, ADS i Hach (metres Sigma i Marsh-McBirney).
Aplicacions: Monitoratge temporal de clavegueres.
Inconvenients: Requereix immersió del sensor, manteniment freqüent i ofereix una precisió inferior a la dels dispositius principals.
Meters de cabalge de temps de trànsit
Desenvolupats per a canonades grans en la indústria petroliera, aquests utilitzen els temps de trànsit d'ones ultrasòniques entre sensors per calcular la velocitat.
Avantatges: Alta precisió mitjançant el perfilat de velocitat de la secció transversal.
Desavantatges: Preu més elevat a causa de la instal·lació complexa.
Mètodes de mesura de cabalge en canonada plena
Meters de Venturi
Utilitzen l'efecte Venturi: restringeixen el cabal per crear una caiguda de pressió que es mesura mitjançant el principi de Bernoulli.
Aplicacions: Aigua neta; en aigües residuals hi ha risc de blocar els ports de pressió.
Contadors de Flux de Turbina
Dispositius mecànics que mesuren el cabalge a través de la velocitat de rotació de la turbina.
Limitacions: Adequats només per a aigua neta; els sòlids presents a les aigües residuals poden encallar la turbina.
Comptadors de cabal magnètics
Funcionen segons la llei d'inducció de Faraday, detectant el voltatge induït pel moviment del fluid a través d'un camp magnètic.
Avantatges: No afegeixen pèrdues de càrrega; actualment estan disponibles per a ús en canals oberts.
Conclusió
Cada mètode té avantatges, limitacions i nivells d'exactitud únics. La selecció de la tècnica adequada depèn dels requisits específics de l'aplicació. Les eines analítiques basades en el núvol poden millorar el processament de dades i l'avaluació del rendiment dels cabal·lòmetres.
