aforo-quimico informe

Aforo Químico

1. Introducción Esta técnica se usa en aquellas corrientes que presenten dificultades para la aplicación del método área velocidad o medidas con estructuras hidráulicas, como en corrientes muy anchas o en ríos torrenciales. 2. Fundamentos teóricos

Métodos de Aforo Métodos Indirectos

Método Directo

Método Volumétrico

Método del flotador

Método del Molinete

Por vertedero

Método Químico o con Trazadores

Q=V/t

El aforo a través de trazadores puede ser muy útil debido a que presenta ciertas ventajas con respecto a otros sistemas de medición. Entre las situaciones en que este método presenta ventajas se destacan: 

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Cauces en que la velocidad del flujo es muy grande o que presentan mucha turbulencia, ya que bajo estas condiciones se hace muy difícil utilizar un molinete u otro instrumento convencional de aforo. Cauces que, debido a sus condiciones, son inaccesibles para la aplicación de métodos de aforo convencionales. Cauces en en que, que, al utilizar sistemas de aforo convencionales, presentan tiempos de medición excesivos. Si los métodos con trazadores se aplican correctamente, presentan un nivel de exactitud mayor al de otros métodos de aforo.

Existen distintos tipos de trazador, entre los cuales encontramos: sales, tintas y elementos radioactivos. Cada uno de ellos presenta ciertas ventajas y desventajas, lo que permite definir bajo qué condiciones es más adecuada la utilización de uno por sobre los demás. A continuación se describen cada uno de ellos. 3. Tipos de Trazadores. Un trazador puede ser cualquier cosa que se mezcle o viaje con el agua de un cauce, y que pueda ser detectado. Dependiendo del trazador utilizado, existirán distintas formas para detectarlos, ya sea midiendo la concentración de forma directa, es decir, midiendo directamente la concentración de trazador en el agua, o de forma indirecta, donde se mide un parámetro especifico, como: conductividad, pH, etc. y se relaciona con la concentración del trazador. Para que una sustancia sea utilizada como trazador debe cumplir con ciertos requisitos mínimos, tales como: ser seguro y fácil de manejar, ser fácilmente detectable, tener un efecto despreciable sobre la flora y fauna, tener una tendencia a la adsorción nula, tener un decaimiento fotoquímico despreciable, ser estable químicamente, ser económicamente viable, ser fácilmente soluble en el agua del cauce, se debe encontrar en cantidades pequeñas en condiciones naturales, entre otras. Es claro que no existe un trazador que cumpla todas las condiciones a la perfección, sin embargo se busca que el trazador seleccionado cumpla de manera aceptable estos requisitos. Los trazadores son de 3 tipos: Químicos: De esta clase son la sal común y el dicromato de sodio. Fluorescentes: Como la rodamina. Materiales radioactivos:  los más usados son el yodo 132, bromo 82, sodio.

La sal común puede detectarse con un error del 1% para concentraciones de 10 ppm. El dicromato de sodio puede detectarse a concentraciones de 0,2 ppm y los trazadores fluorescentes con concentraciones de 1/10. Los trazadores radioactivos se detectan en concentraciones muy bajas (1/1014). Sin embargo su utilización requiere personal muy especializado. La cantidad de trazador a dosificarse tiene relación con los siguientes factores: 

Nivel mínimo del método de detección.

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Dosificación continua o instantánea

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Tipo de reactor y grado de mezcla

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Duración de la prueba

El método de los trazadores puede implementarse de dos maneras:

a) Inyectar rápidamente un volumen de trazador. Este método es llamado también Método de integración. Supóngase que en una sección 1 de un río se adiciona un pequeño volumen de trazador V1 con una concentración alta C1. Si existe en el río una concentración, Co, el perfil de concentraciones en el rio se comporta con el tiempo así:

b) Inyecc ión a caudal cons tante. En los aforos químicos o radioactivos se

añade de forma continua y constante una concentración conocida ( C1) de una sustanciaquímica o radioactiva a la corriente cuyo caudal ( Q) desea determinarse.

Por la estequiometria de las reacciones químicas, cuando un caudal constante(q) de una solución salina es descargado dentro del caudal (Q), conteniendo las mismas constituyentes a la concentración (C2), la mezcla resultante de caudales (Q +q) alcanzará una concentración (C) proporcional a las concentraciones iniciales (C1 y C2) delos caudales antes del mezclado, como lo indica la siguiente expresión:

Para el aforo químico se emplea generalmente la sal de cocina (Na Cl), la cual, por conveniencia, se disuelve a razón de 260 g/l de agua antes de introducirl a en la corriente. La solución salina eleva la conductividad eléctrica del agua, la cual puede ser determinada por el puente Wheatstone.

Para aplicar el método se necesita conocer la conductividad eléctrica en tres muestras de agua, la primera muestra (C1) es tomada de la solución salina, la segunda muestra (C2) se toma aguas arriba, poco antes del punto de aplicación; y la tercera muestra (C) es colectada a una distancia aguas abajo del punto de inyección, donde se asegure el completo mezclado de la sal con el agua de la corriente. Un caudal constante (q) de solución salina se puede aplicar utilizando una botell a Mariotte construida con un garrafón, un tapón bihoradado y dos tubos de vidrio

En una botella Mariotte el volumen de agua desalojado es restituido por la entrada de aire atmosférica, de tal forma que la presión interna se mantiene constante con respecto al nivel indicado por el extremo sumergido del tubo abierto a la atmósfera.

Cuando se utiliza la solución salina para medir la velocidad de la corriente, solo se inyecta una porción de la misma. El tiempo de desplazamiento del prisma de agua que contiene la solución, es detectado en dos puntos de control mediante electrodos en contacto con la corriente, conectados a un amperímetro o registrador. A partir de las señales de este último, se calcula la velocidad del caudal, dividiendo la distancia entre los puntos de control, por el tiempo de desplazamiento. Es importante anotar que para aplicar este método se supone que el flujo es permanente. Los trazadores deben tener las siguientes propiedades:

• No deben ser absorbidos por los sedimentos o vegetación, ni deben reaccionar químicamente. •

No deben ser tóxicos.

•

Se deben detectar fácilmente en pequeñas concentraciones.

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No deben ser costosos.