Sistema y procedimiento para la medida por burbujeo de nivel de líquido.

Sistema y procedimiento para la medida por burbujeo de nivel de líquido.

Sistema

(100) y procedimiento para la medida por burbujeo de nivel de líquido en un pozo u otro continente líquido, que puede estar equipado con una bomba para la extracción del líquido y que comprende un distribuidor (1) neumático; un sensor de presión (7); y unos medios programables (102) de lectura del nivel de líquido adaptados para registrar un primer valor de presión (P1) del sensor de presión y asociarlo a un primer valor del nivel de líquido (L1); registrar un segundo valor de presión (P2) del sensor de presión y asociarlo a un segundo valor del nivel de líquido (L2) para obtener subsiguientes lecturas automáticas de nivel (L) a partir de un valor instantáneo de presión (P) proporcionado por el sensor de presión mediante un modelo matemático (r) calculado entre dichas primera y segunda relación de nivel y presión.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430493.

Solicitante: AQUATEC, PROYECTOS PARA EL SECTOR DEL AGUA, S.A.U.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MICO MILAN,Miguel, ABARRACIN HERNANDEZ,Eduardo.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DEL VOLUMEN, FLUJO VOLUMETRICO, FLUJO MASICO... > G01F25/00 (Ensayo o calibrado de aparatos para la medida del volumen, flujo volumétrico, nivel de líquidos o para la dosificación volumétrica)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DEL VOLUMEN, FLUJO VOLUMETRICO, FLUJO MASICO... > Indicación o medida del nivel de líquidos o materiales... > G01F23/16 (Dispositivos de indicación, registro o alarma accionados mediante medios mecánicos o hidráulicos, p. ej., que utilizan gas, mercurio o un diafragma como elemento de transmisión, o mediante una columna de líquido)
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Sistema y procedimiento para la medida por burbujeo de nivel de líquido.

Fragmento de la descripción:

DESCRIPCION

Sistema y procedimiento para la medida por burbujeo de nivel de líquido

Sector técnico de la invención 5

El sistema y procedimiento para la medida por burbujeo de nivel de líquido es de los que permite obtener el nivel de líquido en pozos, acuíferos, embalses u otros continentes de líquido, tales como un depósito, en continuo y de manera precisa.

Antecedentes de la invención 10

La medición en continuo del nivel freático en sondeos para la extracción de agua en acuíferos siempre ha sido un problema debido al elevado coste de los equipos, principalmente basados en una sonda sumergida, y al alto índice de averías en los mismos. Por tanto, el aforo de pozos y el análisis del rendimiento de las bombas de extracción resultan procesos laboriosos y costosos. 15

Para solventar este inconveniente, se conocen dispositivos que utilizan la técnica de medida de nivel de líquido por burbujeo, usualmente utilizada para medir el nivel de líquido de continentes de difícil acceso, tales como pozos o embalses. El principio de operación de este sistema de medición, se basa en la presión necesaria para vencer una columna de 20 líquido contenida en un tubo abierto en el extremo sumergido bajo el nivel del agua. Después de introducir aire comprimido al tubo, hasta lograr que se elimine toda el agua contenida en el mismo, se debe mantener una pequeña y continua alimentación de aire, garantizando la salida permanente de burbujas por el extremo inferior del tubo. Una vez observada esa condición, a partir de la lectura de la presión interna del tubo puede 25 obtenerse la altura de agua sobre el punto de descarga del aire, calculando así nivel de agua.

No obstante, los dispositivos conocidos son poco precisos, con lo que no se consigue una medida fiable del nivel, sobre todo durante los transitorios debidos a la puesta en marcha y 30 paro de una bomba.

Son conocidos dispositivos de medida de nivel por burbujeo que reducen el error de cálculo del nivel de agua, tales como los que se describen en los documentos de patente US5791187 y EP882974 que sugieren el uso de al menos dos tubos de burbujeo para 35

determinar la densidad del agua y así disminuir el error de nivel. También son conocidos dispositivos como el descrito en el documento de patente US20030110856 que utiliza varios conductos cerrados en U para determinar la densidad del agua.

También son conocidos dispositivos como el descrito en el documento de patente 5 EP1366342 que compensa los errores mediante el uso de burbujeadores dispuestos a distinto nivel. No obstante, estos dispositivos conocidos requieren el uso de varios burbujeadores, por lo que los dispositivos resultan excesivamente complejos y caros.

Es por tanto, un objetivo de la presente invención dar a conocer un sistema y procedimiento 10 para la medida de nivel de líquido por burbujeo económico que permita realizar medidas precisas minimizando errores.

Es también otro objetivo de la presente invención dar a conocer un procedimiento de lectura del nivel de líquido mediante dicho sistema y un distribuidor neumático que permita mejorar 15 la precisión de la lectura del nivel.

Otro objetivo es dar a conocer una alternativa a los sistemas para la medida de nivel de líquido por burbujeo conocidos.

Explicación de la invención El sistema para la medida por burbujeo de nivel de líquido en un pozo u otros continentes, tales como acuíferos, embalses, depósitos etc. de la presente invención es de los que comprende un distribuidor neumático interpuesto entre unos medios de generación de gas a presión y un tubo para inyectar un caudal de gas en dicho pozo, regulando el distribuidor el 25 caudal de gas inyectado en el pozo; un sensor de presión para detectar la presión del gas inyectado en el pozo; y unos medios programables de lectura del nivel de líquido del pozo, conectados al sensor de presión.

En esencia, el sistema se caracteriza porque los medios programables de lectura del nivel 30 de líquido están adaptados para registrar un primer valor de presión del sensor de presión y asociarlo a un primer valor del nivel de líquido; registrar un segundo valor de presión del sensor de presión y asociarlo a un segundo valor del nivel de líquido para obtener subsiguientes lecturas automáticas de nivel a partir de un valor instantáneo de presión proporcionado por el sensor de presión mediante un modelo matemático calculado entre 35

dichas primera y segunda relación de nivel y presión. En una variante de realización, especialmente cuando solamente se tienen dos relaciones de nivel y presión, el modelo matemático que los medios programables están adaptados para calcular es una relación lineal. Si se tuvieran más de dos relaciones de nivel y presión, el modelo matemático podría comprender los tramos formados por las diferentes relaciones lineales entre las relaciones 5 de nivel y presión.

Mediante este modelo matemático, se consigue compensar la diferencia de caudal que inyectará el distribuidor de caudal en el pozo en función del nivel de líquido del pozo, es decir, de la columna de agua que se encuentre por encima del punto en que el tubo inyecta 10 el gas en el pozo. Ventajosamente, se consigue tomando los valores de presión en al menos dos niveles de líquido, calibrar fácilmente los medios programables de lectura del nivel de líquido del pozo. Naturalmente, las relaciones de nivel y presión deben tomarse con niveles diferentes del nivel de líquido.

Cuando el sistema de la invención se emplea para medida de nivel en un pozo provisto de bomba de extracción, los medios programables de lectura del nivel de líquido están adaptados para registrar el primer valor de presión estando la bomba parada y el segundo valor de presión estando la bomba en funcionamiento. De esta manera, no debe esperarse un tiempo a registrar el segundo valor cuando el nivel de líquido haya variado, ya que la 20 activación de la bomba hará que éste varíe. Complementariamente, se corrige de esta manera también el posible error provocado por el efecto de succión que pueda ejercer la bomba.

En una variante de interés, el distribuidor neumático del sistema comprende una cámara de 25 entrada provista de medios de acoplamiento de una entrada de gas a presión; una cámara de medida provista de medios de acoplamiento de una salida de gas a flujo constante; un sensor de presión del gas de la cámara de medida; y un conducto que comunica dicha cámara de entrada con la cámara de medida, estando el conducto provisto de al menos un regulador de caudal encajado en dicho conducto que proporciona un paso angosto, 30 quedando la cámara de entrada y la cámara de medida comunicadas solamente a través de dicho paso angosto. Ventajosamente, mediante el uso de dicho regulador de caudal se consigue obtener un flujo de gas esencialmente constante que es necesario para realizar medidas de nivel por burbujeo en pozos o embalses.

En una variante de interés, el distribuidor se caracteriza porque el conducto está provisto de dos reguladores de caudal en serie provistos de sendos pasos angostos, quedando la cámara de entrada y la cámara de medida comunicadas solamente a través de dichos pasos angostos y siendo el diámetro del paso del regulador de caudal más próximo a la cámara de entrada mayor o igual que el diámetro del paso del regulador de caudal más próximo a la 5 cámara de medida. De esta manera se consigue reducir progresivamente el caudal de gas, evitando inestabilidades en el caudal y por tanto permitiendo mayor precisión cuando se usa para medir el nivel de agua en un sistema de burbujeo.

Se da a conocer que la sección de paso de los pasos de los reguladores de caudal equivale 10 a la de una sección...

 


Reivindicaciones:

1. Sistema (100) para la medida por burbujeo de nivel de líquido en un pozo (107) u otro continente de líquido que comprende

a. un distribuidor (1) neumático interpuesto entre unos medios de generación de gas a presión (101) y un tubo (105) , para regular el caudal de gas inyectado en el pozo;

b. un sensor de presión (7) para detectar la presión del gas inyectado en el pozo; 10

c. unos medios programables (102) de lectura del nivel de líquido del pozo, conectados al sensor de presión (7) ;

caracterizado porque 15

los medios programables de lectura del nivel de líquido están adaptados para registrar un primer valor de presión (P1) del sensor de presión y asociarlo a un primer valor del nivel de líquido (L1) ; registrar un segundo valor de presión (P2) del sensor de presión y asociarlo a un segundo valor del nivel de líquido (L2) para obtener subsiguientes lecturas automáticas de nivel (L) a partir de un valor instantáneo de 20 presión (P) proporcionado por el sensor de presión mediante un modelo matemático (r) calculado entre dichas primera y segunda relación de nivel y presión.

2. Sistema (100) según la reivindicación anterior, caracterizado porque, estando dicho sistema equipado con una bomba (103) , los medios programables de lectura del 25 nivel de líquido están adaptados para registrar el primer valor de presión (P1) del sensor de presión estando la bomba parada y asociarlo a un primer valor del nivel de líquido (L1) ; registrar el segundo valor de presión (P2) del sensor de presión estando la bomba en funcionamiento y asociarlo a un segundo valor del nivel de líquido (L2) para obtener subsiguientes lecturas automáticas de nivel (L) a partir de un valor 30 instantáneo de presión (P) proporcionado por el sensor de presión mediante un modelo matemático (r) calculado entre dichas primera y segunda relación de nivel y presión.

3. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado 35 porque el modelo matemático que los medios programables están adaptados para

calcular es una relación lineal.

4. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el distribuidor (1) neumático comprende

a. una cámara de entrada (2) con una entrada (4) provista de medios de acoplamiento (3) a unos medios de generación de gas a presión (101) ;

b. una cámara de medida (5) con una salida (6) provista de medios de acoplamiento al tubo (105) ;

c. un conducto (8) que comunica la cámara de entrada con la cámara de 10 medida,

provisto de al menos un regulador de caudal (9a, 9b) encajado en dicho conducto y que determina un paso (10a, 10b) angosto en relación con una sección de paso del conducto. 15

5. Sistema (100) según la reivindicación anterior, caracterizado porque el conducto (8) está provisto de dos reguladores de caudal (9a, 9b) en serie que determinan sendos pasos (10a, 10b) angostos, siendo la sección de paso del paso (10a) del regulador de caudal (9a) más próximo a la cámara de entrada mayor o igual que la sección de 20 paso del paso (10b) del regulador de caudal (9b) más próximo a la cámara de medida.

6. Sistema (100) según la reivindicación anterior, caracterizado porque la sección de paso de los pasos (10a, 10b) de los reguladores de caudal (9a, 9b) equivale a la de 25 una sección circular de radio entre 0.1 y 0, 8 mm.

7. Sistema (100) según la reivindicación anterior, caracterizado porque la sección de paso del paso (10a) del regulador de caudal (9a) más próximo a la cámara de entrada (2) equivale a la de una sección circular de 0.5mm y el diámetro de la 30 sección del paso (10b) del regulador de caudal (9b) más próximo a la cámara de medida (5) equivale a la de una sección circular de 0.15 mm.

8. Sistema (100) según la reivindicación 6, caracterizado porque la sección de paso del paso (10a, 10b) de los reguladores de caudal (9a, 9b) equivale a la de una sección 35 circular de 0.5mm.

9. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque los reguladores de caudal (9a, 9b) son chiclés encajados en el conducto (8) .

10. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, caracterizado porque el sensor de presión (7) está adaptado para obtener el valor de presión de la 5 cámara de medida (5) .

11. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sensor de presión (7) es un sensor piezoresistivo.

12. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 11, caracterizado porque, cuando el sistema está provisto de una bomba (103) , el extremo abierto (106) del tubo (105) está dispuesto a nivel de la bomba.

13. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 11, caracterizado 15 porque, cuando el sistema está provisto de una bomba (103) , dicha bomba (103) está sumergida y conectada a una tubería de impulsión (104) para extraer agua del pozo (107) y el tubo (105) se extiende esencialmente adyacente a dicha tubería de impulsión.

14. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tubo (105) tiene una sección de 10x8 mm..

15. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el tubo (105) tiene una sección de 6x4 mm.. 25

16. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de generación de gas a presión (101) proporcionan una presión de gas de entre 3 y 10 bares al distribuidor (1) neumático.

17. Procedimiento para la medida por burbujeo de nivel de líquido en un pozo (107) u otro continente de líquido, caracterizado porque, estando inyectando en el pozo u otro continente de líquido un flujo regulado de gas, comprende un paso previo de calibración que comprende los pasos de:

a. registrar un primer valor de presión (P1) de la presión del gas inyectado y asociarlo a un primer valor del nivel de líquido (L1) para obtener una primera

relación entre nivel y presión,

b. registrar un segundo valor de presión (P2) de la presión del gas inyectado y asociarlo a un segundo valor del nivel de líquido (L2) , para obtener una segunda relación entre nivel y presión,

c. determinar una relación matemática (r) entre dichas primera y segunda 5 relación de nivel y presión;

y posteriores pasos para obtener valores del nivel de líquido (L) a partir un valor de presión (P) de la presión del gas inyectado mediante la relación lineal previamente determinada. 10

18. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque estando el pozo provisto de una bomba (103) , el primer valor de presión (P1) se registra estando la bomba parada y el segundo valor de presión (P2) se registra estando la bomba en funcionamiento. 15

19. Procedimiento según la reivindicación 17 o 18, caracterizado porque la relación matemática es una relación lineal.

20. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado 20 porque el flujo de gas constante se obtiene inyectando gas a presión en una cámara de entrada 4, provista de un conducto 8 que la conecta con una cámara de medida 5, forzando el paso de dicho gas a través de al menos un paso (10a, 10b) angosto en relación con una sección de paso del conducto.

21. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque el paso de gas se fuerza a través de dos pasos (10a, 10b) angostos en relación con una sección de paso del conducto.