Presión hidrostática para medir el nivel del agua

Estoy midiendo el nivel del agua en un florero de 25 pulgadas de alto usando presión hidrostática. Me gusta _

Para hacer esto, tengo un tubo de nailon de 1/4 de pulgada de diámetro exterior conectado a un transductor de presión manométrica . Hasta ahora ha sido muy preciso. Si pongo la punta del tubo en 1 pulgada de agua, leo 1 pulgada. Lo mismo si sumerjo el tubo a 24 pulgadas de agua y en cualquier punto intermedio.

Pero noté cuando lo dejo reposar durante la noche que en la mañana (el tubo estuvo sumergido toda la noche) hay un error significativo. Cuando saco el tubo del agua, veo que queda algo de agua en el tubo (aproximadamente la misma cantidad que el error). Si golpeo el tubo y saco toda el agua, vuelve a ser preciso.

Así que mi pregunta es qué está causando esto. ¿Hacia dónde va la presión del aire? Traté de sellar el accesorio entre el sensor y el tubo lo mejor que pude. Ya es un ajuste bastante apretado. Es un tubo continuo. En caso de que hubiera un agujero de alfiler, probé varios tubos y todos parecen arrojar resultados similares.

¿Es factible que un sistema como este funcione durante varios meses a la vez sin drenar completamente el agua del tubo?

Grafiqué la salida con un tubo a una profundidad constante y aquí están los resultados. Empecé con 15,9" de agua a las ~2:00 p. m. y a las 8:45 p. m. la lectura es de 15,1" de agua.

Gráfico de cambio de nivel de agua a un nivel constante de 15,9"

En caso de que los detalles importen, esto es lo que estoy usando:

  • MPX5010GP - manómetro
  • Tubo de vinilo de 1/4 de pulgada de diámetro exterior (0,17" de diámetro interior) de 6' de largo (como este )
  • Cilindro de vidrio de 25" de alto, aproximadamente 6" de DI (ver foto a continuación) con 3 tubos que ejecutan tres pruebas

ingrese la descripción de la imagen aquí

Información añadida 21:43 5/2

Hice otra prueba para eliminar la unión del sensor/tubo. Puse un lazo en un tubo y llené una parte con agua (puedes verlo en el lado izquierdo de la imagen de arriba. La marca morada es el punto de partida del agua). Luego empujé el otro extremo del tubo dentro de varias pulgadas de agua, lo que provocó que el agua del circuito subiera. Solo lo he tenido allí, pero parece que el agua en el circuito se hunde muy lentamente, lo que parece producir el mismo resultado que el sensor. Voy a dejar que esto funcione durante la noche y verificaré todas las medidas por la mañana. Mañana compraré diferentes tubos para ver si eso tiene algún efecto en esto.

Información añadida 22:38 5/3

No perdí mucha presión en el bucle. Tal vez no tenía el tubo lo suficientemente profundo en el agua... O peor aún, hay una fuga dentro del sensor...

¿Qué tan precisa debe ser su medición?
No es muy preciso. Me gustaría que estuviera dentro de los 0,25" de la realidad. Pero necesita funcionar durante meses o mejor años sin ajustes una vez instalado.
DE ACUERDO. Te daré una alternativa. Hay un dispositivo de nivel llamado burbujeador. Si haces burbujas de aire lentamente a través de la columna de agua, necesitarás suficiente presión de aire para superar la presión estática de la columna de agua por la que empujas el aire. Si mides esta presión, sabrás qué tan profunda es el agua. Ventajas: el flujo de aire barrerá lenta y continuamente el tubo Tygon; es imposible que un nivel de líquido corrompa la lectura de presión siempre que fluya una pequeña cantidad de aire.
Estoy tratando de seguir con el diseño actual hasta que se demuestre que no es confiable. Pero me encanta la idea del burbujeador.

Respuestas (1)

Muchas cosas posiblemente están ocurriendo aquí, como sigue.

Primero, su tubo probablemente sea tygon, no nailon. La velocidad de difusión del aire y el vapor de agua a través de los tubos Tygon no es cero y esa difusión es impulsada por gradientes de concentración a lo largo de la pared del tubo. Esto significa que la cantidad de transporte difusivo (que puede hacer que el nivel de agua en el tubo suba o baje) dependerá de la temperatura ambiente y la humedad relativa.

En segundo lugar, aunque es posible que el agua no humedezca bien el tygon en la primera exposición, lo humedecerá mejor en escalas de tiempo del orden de ~ decenas de horas, lo que significa que los efectos de la capilaridad pueden alterar el nivel de agua en el sistema y, por lo tanto, afectar las mediciones de la cabeza de presión.

En tercer lugar, el aire es soluble en agua y se disolverá o se disolverá en el agua dependiendo de la temperatura y la concentración inicial de aire en el agua. Esto también afectará la altura de la columna de agua y, por lo tanto, las lecturas de presión a lo largo del tiempo.

¿Sabe cómo se especifican normalmente los tubos para difusión o aire?
Esta es una pregunta difícil con la que luché durante la mayor parte de mi carrera, en la que tuve que medir con precisión pequeñas diferencias de presión. Hay una empresa que fabrica bombas peristálticas (MASTERFLEX) y venden muchos tipos de tubos para acompañarlas. Consulte sus listas de especificaciones para conocer la "VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN DE GAS".
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