Ramón Miranda: MECANISMOS MEDIDORES DE NIVEL DE AGUA EN TANQUES

El presente artículo es ideal para proyectos comunitarios o estudiantiles. Esperando sea útil para optimizar el tiempo de autonomía y evitar déficit causado por falta de visualización del nivel de agua almacenada en tanques, o simplemente contribuir al conocimiento.

MECANISMOS MEDIDORES DE NIVEL DE AGUA EN TANQUES

Por: Ing. Ramón Miranda, YY5RM ( ramon.miranda811@hotmail.com )

En el presente artículo se describen técnicas para la construcción artesanal de mecanismos medidores del nivel de agua almacenada en tanques, los cuales se fundamentan sobre los principios de transmisión de movimientos lineales y circulares, que mediante sistemas de poleas simples se hacen cambiar las direcciones y sentidos de las fuerzas que actúan sobre un hilo de nylon, el cual se acopla en el posicionador de la escala de nivel de una barra vertical que pudiera estar ubicada cerca o distante del taque. Dicho hilo de nylon permite enrollarse en dos (2) poleas de diámetros diferentes y acopladas en un mismo eje, con el propósito de reducir el recorrido lineal del indicador, respecto al recorrido lineal de la boya o profundidad del tanque.

Además hace posible reemplazar los dispositivos sensores electrónicos vulnerables a la humedad, intemperie, ruido eléctrico, ruido de audio en alta frecuencia, radiofrecuencia y demás condiciones adversas, mediante un potenciómetro multivueltas que se acopla en dicho eje, el cual al girar hace variar su valor resistivo para así enviar una señal analógica de altura del nivel en sistemas de control electrónico de alta precisión, PLC, de automatización en general, o simplemente de indicación mediante un voltímetro digital. Asimismo conociendo el área de dicho tanque hace posible calcular diversos valores relacionados con el volumen (en litros), caudal (litros/segundo), tiempo de autonomía, tiempo de llenado del tanque, etc., todos éstos para condición de reposición o de consumo de agua. También desde el hilo de nylon mecánicamente hace posible mover levas actuadoras de interruptores de finales de carrera y otros usos similares.

Nota: En caso que desee información exclusivamente relacionada con las imágenes anteriores, sobre los mecanismos Nº 1 y 2 descritos al final del presente artículo (indicadores de reservas de agua en tanques residenciales), en el enlace siguiente es posible descargar el archivo en formato PDF:

https://documentcloud.adobe.com/link/review?uri=urn:aaid:scds:US:ad71dc13-9ac6-4e11-bc17-55f6e630532f

TEMAS

· Principales razones por las cuales se sugieren mecanismos indicadores de nivel de agua.

· Mecanismo indicador de nivel mediante polea simple.

· Mecanismo indicador de nivel, instalado distante del tanque.

· Electromecanismo indicador de nivel.

Circuito eléctrico de indicación y de accionamientos.

Mecanismo de enrolladores y de indicación visual.

· Mecanismo indicador de nivel, para tanques individuales.

· Comentarios finales.

HOJA DE CÁLCULOS MICROSOFT EXCEL, ELABORADA PARA ESTIMAR EL TIEMPO DE LLENADO EN TANQUES Y TINACOS

La siguiente hoja de cálculos resulta útil para estimar el tiempo de llenado de tanques de agua y tinacos, en función del caudal de entrada, además realiza las conversiones de unidades de ingeniería.

Los datos fijos a ingresar se relacionan con la geometría del tanque; La altura de llenado (en metros) y área del tanque (en metros cuadrados). Los datos que pudieran variar son; El caudal de entrada (en litros/segundo) y la altura del nivel inicial (en metros. En caso de no ingresarlo, el cálculo asume cero (0) metros:

https://documentcloud.adobe.com/link/track?uri=urn:aaid:scds:US:b38c711d-b95b-4b76-96fd-df38ad82b447

Se muestra una imagen de la hoja de cálculos:

PRINCIPALES RAZONES POR LAS CUALES SE SUGIEREN MECANISMOS INDICADORES DE NIVEL DE AGUA:

· Economía de instalación y de mantenimiento.

· Visualización permanente y sin depender de suministro eléctrico.

· No depende de personal especializado.

· Alta resistencia a la intemperie.

· Cuando los aislantes de electrodos y cableado de sistemas electrónicos digitales de indicación o detectores de niveles de agua tienden a humedecer o mojarse, causando constantes errores de funcionamiento.

· Cuando se requiere señal analógica de alta precisión.

· Cuando los dispositivos electrónicos analógicos detectores de nivel son afectados por humedad, campos magnéticos, radiofrecuencia, ruido eléctrico proveniente de variadores de frecuencia y accionamientos similares, además de ruidos de alta frecuencia que afecten señales de ultrasonido, etc.

· Cuando la corriente continua que se aplica en los electrodos de nivel causan procesos de electrolisis, lo cual afecta el contacto directo con el agua, debido a la obstrucción causada por la liberación de iones de los compuestos disueltos en el agua, entre otros problemas.

· Ideal para proyectos comunitarios y estudiantes.

MECANISMO INDICADOR DE NIVEL, MEDIANTE POLEA SIMPLE

Sistema de polea 3: Consiste en un mecanismo de polea simple, donde 2 fuerzas actúan verticalmente y cuyo propósito es invertir la indicación de las escalas de la barra de nivel.

En el diagrama de cuerpo libre actúan 2 fuerzas verticalmente, donde en un extremo del hilo de nylon conecta con una boya cuya masa es de 2 Kg y en el extremo opuesto se conecta un contrapeso con masa de 1,5 Kg (poco importan estos valores, pero siempre la masa de la boya debe ser mayor que la masa del contrapeso y la diferencia o resta entre ambas masas debe ser suficiente para producir movimiento y vencer fuerzas de roce).

R determina la tensión de equilibrio en el hilo de nylon, pero cuando aumenta el nivel de agua en el tanque, se produce un fuerza de empuje hacia arriba en la boya, lo cual causa un movimiento en sentido hacia el contrapeso. Por el contrario, cuando baja el nivel de agua, se invierte el movimiento, en sentido hacia la boya.

Ejemplo de boya de masa variable, higiénica y de fácil construcción artesanal. Con este tipo de envase de vidrio para 500 gramos de productos alimenticios, permite hasta un máximo de 30 canicas:

Imagen virtual del contrapeso:

Construcción casera de contrapesos para mecanismos indicadores de nivel de agua almacenada en tanques:

Moldes para contrapeso de menor masa (tanques residenciales):

El tubo usado como barra indicadora, preferiblemente debe ser de longitud mayor o igual a la altura del tanque. En el extremo inferior de dicho tubo se coloca una tapa cuya función es evitar que se hunda el contrapeso en el agua del tanque, en caso que rompa el hilo de nylon y además se le deben abrir agujeros para desalojar agua de lluvias,

La polea puede ser de cualquier tipo y diámetro, preferiblemente de material resistente a la intemperie y no mayor de 5 pulgadas de diámetro.

El hilo de nylon puede ser monofilamento o multifilamento de cualquier tipo, preferiblemente de 1 ó 2 milímetros espesor. Según los cálculos anteriores, usando una boya de 2 Kg, más el contrapeso de 1,5 Kg, dicho hilo de nylon estará sometido a una fuerza máxima de 34,335 Newton, lo cual equivale a suspender 3,5 Kg (en equilibrio baja hasta 3 Kg).

MECANISMO INDICADOR DE NIVEL, INSTALADO DISTANTE DEL TANQUE

Consiste en un sistema similar al anterior, al cual se le adicionan 2 sistemas de poleas simples, con el propósito de realizar el cambio de dirección del movimiento vertical de la boya, para ser transmitido horizontalmente a distancia mediante el hilo de nylon.

Ejemplo de sistema de poleas de construcción artesanal:

El equilibrio o sentido del movimiento del sistema depende de la fuerza que ejerce el agua sobre la boya (Fy₁). Se muestra el diagrama de cuerpo libre:

Según los cálculos siguientes, la Polea 1 está sometida a una fuerza máxima de 24,525 Newton con ángulo de inclinación de 45 grados. Para su elección se pueden usar cualquier polea, preferiblemente construida de material resistente a la intemperie, con diámetro de 3 a 5 pulgadas, las cuales suelen soportar más de 50 libras (equivale a 222,48 Newton).

Sistema de polea 2: el propósito de este sistema de polea, es cambiar la dirección del movimiento lineal horizontal, en movimiento vertical, el cual debe cumplir con los mismos requerimientos del sistema de polea 1, con diferencias en el sentido de las fuerzas. En la imagen se muestra en asterisco (*) para fuerzas con la boya suspendida y sin asterisco para fuerzas en equilibrio (boya flotando).

El sistema de polea 3 consiste en un mecanismo de polea simple, donde las 2 fuerzas actúan verticalmente y cuyo propósito es invertir la indicación de las escalas de la barra de nivel.

Las escalas lineales de la barra se diseñar en función de la capacidad de almacenamiento útil (ejemplo: 300.000 litros de agua), considerando que en este caso el tanque tiene una superficie de 75 m² y una altura de 4,5 metros.

· Cálculo de la altura necesaria para almacenar 300.000 litros de agua:

300.000 litros = 300 m³

300 m³ / 75 m² = 4 m (desplazamiento lineal, vertical, del indicador).

· Cálculo de progresiones o apreciaciones para las escalas verticales. Según los requerimientos, la escala se debe apreciar aproximadamente entre 50 y 250 metros de distancia, por tal motivo se sugiere pintar bandas de colores contrastantes (pueden ser blancas y rojas).

· Altura en metros = 4 m – 0 m / 8 = 0,5 metros de longitud por cada banda de color.

Litros = 300.000 L – 0 L / 8 = 37.500 Litros.

Metros cúbicos = 300 m³ – 0 m³ / 8 = 37,5 m³

· Se muestran las equivalencias entre escalas.

ELECTROMECANISMO INDICADOR DE NIVEL

El presente sistema mecánico eléctrico consiste en un equipo medidor de longitud, en el cual intervienen movimientos alternativos que cambian de sentido en función de fuerzas lineales que actúan sobre los extremos de 2 hilos de nylon que se enrollan en 2 rodillos acoplados en un mismo eje de transmisión, que a su vez hace girar un potenciómetro multi-vueltas. La tensión de equilibrio del sistema es producida por un contrapeso conectado en el extremo más distante de uno de los hilos y en el extremo más distante del hilo opuesto se conecta una boya flotante, cuya masa ejerce la mayor fuerza del sistema y determina el sentido de los movimientos. Cuando se produce un incremento del nivel de agua almacenada en el tanque, se ejerce una fuerza de empuje hacia arriba en la boya, determinando movimientos del sistema en sentido hacia el contrapeso, pero cuando baja dicho nivel de agua, se invierten las fuerzas y movimientos en sentido hacia dicha boya flotante.

La relación entre diámetros de ambos rodillos enrolladores (son significativamente diferentes), multiplica o divide los recorridos lineales y fuerzas del sistema, debido al cambio en la relación distancia x fuerza.

Relación entre ambos diámetros: d₁ / d₂

Distancia₁ x fuerza₁ = distancia₂ x fuerza₂ (sin considerar roce)

El recorrido lineal de la boya, en cada giro del rodillo enrollador₁ lo determina el diámetro de dicho rodillo enrollador₁ (de mayor tamaño, que en este caso es un anillo PVC de 12 pulgadas):

Recorrido lineal₁ en cada giro = π x diámetro₁

El recorrido lineal del contrapeso y escalas visuales, en cada giro del rodillo enrollador₂, lo determina el diámetro de dicho enrollador₂ (de menor tamaño, que en este caso es un anillo PVC de 3 pulgadas).

Recorrido lineal₂ en cada giro = π x diámetro₂

El número de vueltas del eje de transmisión (N) depende del recorrido total a medir (recorrido total₁ = altura del tanque = 4 metros), dividido entre el recorrido lineal₁ en cada giro del rodillo₁ :

N = recorrido total₁ / recorrido lineal₁ en cada giro

El eje de transmisión es acoplado con el eje de un potenciómetro multi-vueltas, con el propósito de producir variación de su resistencia, en función del ángulo de giro (típicamente son de 10 giros), lo cual mediante un circuito eléctrico se hace posible producir una variación de voltaje que es visualizada mediante un voltímetro cuya escala indicará el volumen de agua almacenada en el tanque.

El interruptor de final de carrera (limit-switch) y su leva actuadora se pueden instalar en cualquier punto del recorrido de uno de los hilos de nylon, con el propósito de accionar una alarma por bajo nivel de agua u otro evento que amerite aviso (la leva puede actuar varios limit-switchs).

Las escalas visuales se muestran de forma invertida, es decir, indicando mínimo nivel de agua en el extremo superior de la escala y viceversa, lo cual pudiera causar confusiones entre los pobladores, por tal motivo se requiere adicionar otra polea para invertir el sentido lineal del posicionador de la barra de nivel. En esta modificación el tubo PVC cumple las funciones de mostrar las escalas y de protección del contrapeso:

DISEÑO ELÉCTRICO

El sistema eléctrico puede estar compuesto de 2 circuitos; el principal es el de indicación analógica, el cual realiza una variación de voltaje DC, en función de la altura del nivel de agua almacenada en el tanque, para ser visualizado mediante un voltímetro digital o analógico. El circuito opcional acciona una alarma luminosa por bajo nivel de agua o cualquier otro evento relacionado.

Como fuente de poder de corriente continua (CC o DC), se sugiere usar un cargador para celulares modernos (PS1 en el diagrama), los cuales suministran 5 VDC, con buena estabilidad de voltaje y corriente suficiente para posteriores modificaciones futuras.

Para variar el voltaje se debe usar un potenciómetro multi-vueltas (P2), el cual se ubica en eje del mecanismo de enrolladores, se debe proteger contra la intemperie y forma parte de un circuito divisor de tensión, conjuntamente con una resistencia de 47 Ω (R2), más otro potenciómetro convencional (P1). P1 y P2 preferiblemente deben ser de igual valor, en este caso se sugieren de 500 Ω, aunque pudieran ser de 1 KΩ, 5 KΩ, ó 10 KΩ.

Dicho circuito divisor de tensión recibe los 5 VDC desde la fuente de poder y al girar P2, la variación de resistencia produce la caída de voltaje necesaria para la indicación en el voltímetro (V1). En P1 se ajusta la escala de V1, ejemplo; si P1 se ajusta en 78 Ω, según los cálculos, el voltaje en V1 tendría un máximo de 4 VDC cuando P2 se ubique en la vuelta # 10 (resistencia máxima), es decir, si el enrollador gira máximo 4 vueltas, entonces en V1 hay un máximo de 1,6 Voltios en la indicación.

A pesar que el circuito no representa riesgos para el personal operador del sistema, por medida de seguridad se conecta a tierra en un punto negativo del circuito.

El circuito de alarma luminosa de bajo nivel de agua, aprovecha los +5 VDC de la fuente de poder para que mediante un interruptor de fin de carrera (limit-switch, debe estar protegido contra la intemperie), cuya leva se actuará mecánicamente desde cualquier punto de los recorridos lineales del mecanismo, para así activar un relé de estado sólido, que a su vez energizará una luz indicadora de alarma u otro dispositivo indicador de avería.

El diagrama siguiente se sugiere por cada dispositivo que se desee activar:

La mayoría relés de estado sólido tienen 4 terminales, se activan desde los 3 & 4 con voltaje DC desde 3 hasta 30 Voltios y los terminales 1 & 2 realizan la conducción de corriente para energizar la carga y depende del tipo de relé, ejemplo, la serie MP incluye un código cuya numeración determina el voltaje y corriente máxima: El MP120D4 funciona para cargas de 120 Voltios y 4 Amperios, el MP240D25 funciona para cargas de 240 Voltios y 25 Amperios, el MP380D10 funciona para 380 Voltios y 10 Amperios, etc., en el enlace siguiente se describen las características de la serie MP: https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/546360/ETC2/MP120D4.html .

Se muestra el circuito definitivo, sugerido:

Lista de componentes:

· SR: relé de estado sólido MP120D4 ó similar.

· PS1: cargador para celulares modernos, o cualquier fuente de poder de 5 VDC.

· R2: resistencia de 47 Ω, 1/4 ó 1/2 Watt.

· P1: potenciómetro lineal de 500 Ω, o cualquiera hasta 5 KΩ.

· P2: potenciómetro multi-vueltas (10 giros), de 500 Ω, o cualquiera hasta 5 KΩ.

· L1: lámpara para indicación luminosa de alarmas, con bombillo de 120 V.

· SW1: interruptor sencillo de una fase, para panel.

· F1: porta-fusible y fusible de 1 Amperio.

· V1: voltímetro con escala apta para 5 Voltios DC (analógico o digital).

· L-SW1: interruptor de final de carrera (limit-switch).

En caso de preferir indicación de nivel mediante un voltímetro (V1) digital, se sugiere ajustar P1 para que dicha indicación muestre una proporción de 0,1 Voltio por cada metro lineal, es decir, si el tanque tiene 4 metros de altura, V1 debe indicar desde 0 hasta 0,4 Voltios, pero si se prefiere igualdad de proporción de 1 Voltio por cada metro de lineal, se debe reemplazar la fuente de poder por otra con mayor voltaje, de por lo menos 12 Voltios.

A continuación se muestra un típico circuito de fuente de poder estabilizada mediante diodo zener (DZ1). Los materiales pudieran ser de cualquier valor, entre los rangos indicados:

Lista de componentes de la fuente de poder:

· TR1: cualquier transformador reductor de voltaje. Primario = 120 V ó 220 V. Secundario = cualquiera, desde 10 V hasta 24 V. De baja corriente (basta con 20 mA).

· D1: diodo rectificador 1N4007 (puede ser 1N4001 al 1N4007, o cualquiera para más de 1/4 de Amperio).

· C2: capacitor electrolítico de 220 microfaradios (cualquiera hasta 1000 μF) y 50 Voltios DC (cualquiera que sea 1,41 veces mayor que el voltaje secundario del transformador).

· F1: porta-fusible, con fusible de 1 Amperio.

· RZ: resistencia de 1/2 Watt. El valor resistivo depende del voltaje secundario del transformador, siendo 390 Ω para 12 V y 1 KΩ para 24 V.

EJEMPLO DE CIRCUITO ARDUINO PARA SENSOR DE NIVEL, CON ESP8266

A continuación se presenta un ejemplo de circuito con tarjeta de desarrollo Arduino ESP8266, ideal para el detector de nivel basado en potenciómetro multivueltas y sus debidos ejemplos de presentaciones gráficas de la altura del nivel en metros, tiempo de autonomía en horas (mediante una página WEB en HTML, usando la librería webSocket.h), además de una aplicación celular donde se muestra el estatus de un sistema administrador de servicio de agua

DISEÑO DEL MECANISMO

El mecanismo inicia desde un sistema de polea simple que realiza el cambio de dirección de un movimiento de vertical a horizontal, que mediante un hilo de nylon se transmitirse hasta el sistema de enrolladores situado a distancia. La fuerza ejercida por la boya flotante es similar que en los mecanismos anteriores, pero los cálculos respecto al contrapeso, son afectados por la relación entre los diámetros de enrolladores.

Diagrama de cuerpo libre:

Según los cálculos, con la masa de la boya flotante (2 Kg) más el resultante de la conversión del contrapeso (9,5 Newton), el hilo de nylon está sometido a una fuerza máxima de 21,79 Newton, lo cual equivale a tensionar el hilo de nylon₁ mediante 2,22 Kg de masa, aunque dicha tensión baja hasta 1,78 Kg cuando flota la boya. Para el presente proyecto se sugieren aproximadamente 18 metros de hilo de nylon de 1 ó 2 milímetros espesor, lo cual supera con creces las expectativas.

Igualmente la polea está sometida a una carga de 21,79 Newton con ángulo de inclinación de 45 grados, así que es posible elegir cualquiera de aproximadamente 3 ó 4 pulgadas de diámetro, las cuales suelen soportar más de 50 libras (equivale a 222,48 Newton).

El sistema de enrolladores está compuesto básicamente por 2 anillos de material PVC (pueden ser poleas de canales anchos, rines plásticos o de aluminio para bicicletas de niños, poleas de lavadoras, etc.), de diámetros significativamente diferentes y acoplados mediante un eje de transmisión preferiblemente construido con un tubo de aluminio conduit, para instalaciones eléctricas, el cual se apoya mediante 2 cojinetes tipo chumaceras, construidos de teflón, bakelita, plástico, o cualquier material resistente a la intemperie:

Para el enrollador₁ (de mayor diámetro) se sugiere un fragmento de tubería PVC de 12 pulgadas de diámetro. Algunas tuberías son de superficie externa lisa o corrugadas, como la de la imagen siguiente, dicho corrugado tiene forma de espiral, lo cual facilita el enrollado del hilo de nylon₁, pero se debe considerar para elegir la longitud de dicho anillo PVC, que según los cálculos, el hilo de nylon 1 requiere enrollar 4,04 vueltas.

Las tapas laterales se pueden construir de acetato.

Cálculos del recorrido lineal del hilo de nylon₁ y número de vueltas del eje, en función del diámetro del enrollador₁ :

· d_i1: diámetro interno = 12” (304,8 mm = 0,3048 m).

· d_e1: diámetro externo aproximado = 315 mm (0,315 m).

· Recorrido máximo del hilo de nylon₁ (valor tomado del cálculo de la altura del nivel útil del tanque, al final del presente artículo) = 4 metros.

· Recorrido por cada giro: d_e x π (perímetro de la circunferencia externa del tubo).

Por cada giro, el hilo de nylon₁ recorre: 0,315 m x 3,1416 = 0,989 metros.

Para 4 metros de altura, el enrollador₁ debe girar: 4 m / 0,989 m = 4,04 vueltas.

Para el enrollador₂ (de menor diámetro) se sugiere un fragmento de tubería PVC de 3 pulgadas de diámetro. Cálculos:

· Se sabe que el eje gira 4,04 vueltas.

· d₂ : diámetro aproximado = 3” (0,0762 metros).

Por cada giro, el nylon₂ recorre: 0,0762 m x 3,1416 = 0,239 metros.

Para 4,04 vueltas del eje, el nylon₂ recorre: 0,239 m x 4,04 = 0,967 metros.

Cálculos de la relación entre diámetros de enrolladores 1 & 2, tensión entre hilos 1 & 2, y masas de boya & contrapesos:

· d₁ = 0,315 metros.

· d₂ = 0,0762 metros

Relación entre ambos diámetros: d₁ / d₂ = 0,315 m / 0,0762 m = 4,13

Fuerza ejercida por la boya de 2 Kg (F1) o el contrapeso de 4 Kg, en ambos enrolladores [(F = m x g) multiplicado o dividido por 4,13 según el caso]:

· F2 = 4 Kg x 9,81 m/seg² = 39,24 Newton.

Conversión para el enrollador₁ : 39,24 N / 4,13 = 9,5 Newton (equivale a tensionar el nylon₁ , mediante un contrapeso con masa de 0.968 Kg).

· F1 = 2 Kg x 9,81 m/seg² = 19,62 Newton.

Conversión para el enrollador₂ : 19,62 N x 4,13 = 81,83 Newton (equivale a tensionar el nylon₂ , mediante una boya con masa de 8.26 Kg).

La condición que multiplica la fuerza F1 y que incide sobre el enrollador₂ e hilo de nylon₂ , ocurre exclusivamente cuando la boya se suspenda en vacío, pero debido a que el material utilizado para construir dichos enrolladores es plástico PVC reforzado, es conveniente distribuir dicha fuerza (81,83 Newton), duplicando el sistema de enrollado de contrapesos, con el propósito que cada uno reciba una carga de 40,915 newton, lo que equivale a tensionar cada hilo de nylon mediante una masa de 4,17 Kg.

También es posible incrementar del diámetro del enrollador₂ , pero esta modificación aumentaría el recorrido lineal del hilo de nylon₂ , del contrapeso y la longitud de las escalas. En las imágenes siguientes se aprecian los detalles del doble enrollador₂ .

Para el eje se elige cualquier material de superficie lisa e inoxidable, preferiblemente resistente a la intemperie (bakelita, PVC reforzado o aluminio).

El eje que acopla al potenciómetro mult-vueltas se fija en una de las tapas PVC de los extremos de dicho eje de transmisión.

Los cojinetes pueden ser chumaceras para lavadoras de ropa, rodamientos plásticos, soportes (abrazaderas) plásticas de tuberías, bocinas, o cualquier otro sistema de soporte tipo cojinete. En las imágenes siguientes (superiores) se muestran soportes tipo abrazaderas para tuberías, donde se realiza un corte en la bancada superior, con la finalidad de retener lubricante (preferiblemente vaselina industrial):

También es conveniente adicionar cojinetes axiales.

Las escalas lineales de la barra indicadora de nivel se deben calcular para 1 metro de longitud, considerando que la capacidad de almacenamiento útil es de 300.000 litros de agua, que el tanque tiene una superficie de 75 m² y una altura de 4,5 metros.

· Cálculo de la altura necesaria para almacenar 300.000 litros de agua:

300.000 litros = 300 m³

300 m³ / 75 m² = 4 m (desplazamiento lineal vertical del flotador).

· Cálculo de progresiones o apreciaciones para las escalas verticales, sugeridas de acuerdo a la distancia a la cual se ubicará la barra

Altura en metros = 4 m – 0 m / 4 = 1 metros de longitud.

Litros = 300.000 L – 0 L / 4 = 75.000 Litros.

Metros cúbicos = 300 m³ – 0 m³ / 4 = 75 m³

Se muestran las equivalencias entre escalas.

Para minimizar costos, se sugiere fijar el mecanismo mediante 2 pie de amigos, o ángulos situados en algunas de las paredes laterales del tanque. En este caso se sugiere fijar en una de las paredes externas de la casilla del pozo profundo de la urbanización.

En la imagen siguiente no se muestra la fijación del potenciómetro multi-vueltas y los orificios adicionales que se observan, sirven para fijar el tubo PVC que muestra la escala, invierte el sentido del posicionador indicador de nivel y protege al contrapeso.

MECANISMO INDICADOR DE NIVEL (RESERVA DE AGUA), PARA TANQUES RESIDENCIALES

El mecanismo Nº 1 consta de un sistema que cumple con los mismos principios del sistema de polea simple, en el cual se aprovecha la superficie lisa del borde superior de un tanque de agua, para deslizar un hilo de nylon que suspende un contrapeso en el externo fuera del tanque y en el extremo opuesto suspende la boya.

La masa del contrapeso preferiblemente debe ser 3 veces menor que la masa de la boya, la cual al flotar produce un empuje que determina el equilibrio o sentido del movimiento del sistema. Para determinar una relación aceptable entre ambas masas, se sugiere el procedimiento siguiente:

· Marcar una barra en 3 y 4 partes de iguales longitudes.

· Colgar la boya y el contrapeso en ambos extremos de la barra.

· Fijar la barra en un apoyo para verificar que el punto de equilibrio se ubique en aproximadamente 1/4 de su longitud total, pero nunca menor de 1/3 de dicha longitud.

En este ejemplo se usó una barra de madera de 34 cm de longitud (de un gancho de ropa) dividida en 4 partes iguales (8.5 cm C/U), un borne de plomo para baterías como contrapeso (de 140 a 200 gramos) y para la boya se usó un frasco de vidrio al cual se agregaron 21 canicas para lograr el equilibrio. Matemáticamente este procedimiento asegura que la masa de la boya sea 3 veces mayor que la masa del contrapeso, pero en el caso que la barra se divida en 3 partes iguales (11.33 cm C/U), la masa de la boya será 2 veces mayor que la masa del contrapeso.

Para evitar que la tapa del tanque cause atascamiento del hilo de nylon, se debe adicionar un espaciador construido con alambre inoxidable, cuya forma también sirva de guía de dicho hilo. El espesor del alambre inoxidable debe ser mayor que el espesor del hilo de nylon.

El mecanismo Nº 2 es más elaborado, debido a que requiere sistemas de ejes para el cambio de dirección del hilo de nylon. Funciona similar al mecanismo Nº 1, con la diferencia que en este caso el roce en dichos ejes es casi nulo. En el ejemplo siguiente se muestra un sistema compuesto de ejes giratorios (tubos PVC de 1/2 pulgada de diámetro), cojinetes (tapas PVC de 3/4 pulgadas para agua caliente) y chumaceras (abrazaderas "U" roscadas y con tuercas) El doblé vertical que se ubica en el extremo de las barras de aluminio, se observan los orificios para fijar la barra calibrada con la escala del volumen de agua almacenado.

Este tipo de mecanismo permite más de 2 ejes o poleas, hace posible la indicación a distancia, invertir el sentido de dicha indicación e incluso permite la colocación de levas actuadoras para interruptores de finales de carreras (limit-switchs).