11

MediciMedicióón de Caudaln de Caudal

www.freewebs.com/betochac

22

IntroducciIntroduccióónn

En las funciones y/o operaciones realizadas en procesos En las funciones y/o operaciones realizadas en procesos industriales de control es de gran importancia la mediciindustriales de control es de gran importancia la medicióón de n de caudales de lcaudales de lííquidos y gases. La mediciquidos y gases. La medicióón de caudal o flujo es la n de caudal o flujo es la variable que mvariable que máás frecuentemente es medida. Esta variable es s frecuentemente es medida. Esta variable es indicada, procesada, almacenada para ser controlada en los indicada, procesada, almacenada para ser controlada en los procesos industriales.procesos industriales.

33

DefiniciDefinicióónn

Los medidores de flujo se dividen en:Los medidores de flujo se dividen en:

•• Medidores VolumMedidores Voluméétricostricos -- Determinan el caudal Determinan el caudal en volumen del fluido. Para mediciones de generales en volumen del fluido. Para mediciones de generales de caudal. de caudal.

QvQv= = AreaArea x Velocidad (v/t)x Velocidad (v/t)

•• Medidores de Caudal MasaMedidores de Caudal Masa -- Determinan el Determinan el caudal masa. Su aplicacicaudal masa. Su aplicacióón es en donde sea de gran n es en donde sea de gran importancia la exactitud en la mediciimportancia la exactitud en la medicióón. n.

QmQm= = QvQv x x ρρ (Densidad) (m/t)(Densidad) (m/t)

44

ClasificaciClasificacióónnLos principios de medida de los medidores de caudal son:Los principios de medida de los medidores de caudal son:

55

ClasificaciClasificacióón (continuacin (continuacióón)n)

66

Medidores VolumMedidores Voluméétricostricos

77

Medidores de PresiMedidores de Presióón Diferencialn Diferencial

Estos elementos se basan en la diferencia de presiones Estos elementos se basan en la diferencia de presiones provocadas por un estrechamiento en la tuberprovocadas por un estrechamiento en la tuberíía por donde a por donde

circula el fluido (lcircula el fluido (lííquido, gas o vapor).quido, gas o vapor).

• PlacaPlaca--orificio o diafragmaorificio o diafragma

•• ToberaTobera

•• Tubo Tubo VenturiVenturi

•• Tubo Tubo PitotPitot

•• Tubo Tubo AnnubarAnnubar

Los elementos de presiLos elementos de presióón diferencial son los siguientes:n diferencial son los siguientes:

88

Estos medidores determinan el diferencial de presiEstos medidores determinan el diferencial de presióón a travn a travéés de s de un elemento de flujo.un elemento de flujo.El flujo en un conducto cerrado se calcula midiendo la caEl flujo en un conducto cerrado se calcula midiendo la caíída de da de presipresióón provocada por una obstruccin provocada por una obstruccióón que se inserta a travn que se inserta a travéés del s del flujo.flujo.El medidor de diferencial de presiEl medidor de diferencial de presióón de flujo se basa en la n de flujo se basa en la ecuaciecuacióón de n de Bernoulli Bernoulli para la energpara la energíía en el flujoa en el flujo

Medidores de Diferencial de PresiMedidores de Diferencial de Presióónn

99

2

21 VmVPzgmTotalEnergia ⋅+⋅+⋅⋅=

Medidores de Diferencial de PresiMedidores de Diferencial de Presióónn(continuaci(continuacióón)n)

La ecuaciLa ecuacióón de n de Bernoulli Bernoulli para la energpara la energíía en el flujo establece que:a en el flujo establece que:

En donde la caEn donde la caíída de presida de presióón a travn a travéés de una obstruccis de una obstruccióón esta n esta relacionada al cuadrado de la velocidad media, relacionada al cuadrado de la velocidad media, V

hgAKQ orificeorifice Δ= 2 hgAKQ orificeorifice Δ= 2

ρ

pAKQ orificeorificeΔ

=2

ρ

pAKQ orificeorificeΔ

=2

El coeficiente de flujo, Korifice, es una función de la relación entre el diámetro del orificio y el diámetro del tubo y casi no depende del numero de Reynolds.

El coeficiente de flujo, El coeficiente de flujo, KKorificeorifice, es , es una funciuna funcióón de la relacin de la relacióón entre el n entre el didiáámetro del orificio y el dimetro del orificio y el diáámetro metro del tubo y casi no depende del del tubo y casi no depende del numero denumero de Reynolds.

1010

Medidor de Placa con OrificioMedidor de Placa con Orificio

Este tipo de medidor Este tipo de medidor consiste de una placa consiste de una placa delgada con un orificio delgada con un orificio circular perforado en su circular perforado en su centro. Es un medidor centro. Es un medidor muy simple barato y muy simple barato y ffáácil de instalar y puede cil de instalar y puede provocar caprovocar caíídas das significantes de significantes de presipresióón.n.

1111

P1 P2

V1

1 2Vista frontal de la placa con orificio

])(A-[1 )2C 212

212 A/

PP(Vρυ

−=

En donde CEn donde Cυυ = = ff (Re, D2/D1), es un (Re, D2/D1), es un coeficiente de descarga y su valor se coeficiente de descarga y su valor se encuentra en tablasencuentra en tablas

Medidor de Placa con Orificio (continuaciMedidor de Placa con Orificio (continuacióón)n)Dos tomas conectadas en la parte anterior y posterior de la placDos tomas conectadas en la parte anterior y posterior de la placa, captan a, captan esta presiesta presióón diferencial la cual es proporcional al cuadrado del caudal.n diferencial la cual es proporcional al cuadrado del caudal.

1212

Medidor de Placa con Orificio (continuaciMedidor de Placa con Orificio (continuacióón)n)

Hay diversidad en placas con orificio empleadas para Hay diversidad en placas con orificio empleadas para diferentes propdiferentes propóósitos, siendo las siguientes las msitos, siendo las siguientes las máás s comunes.comunes.

ConcConcééntricontrico ExcExcééntricontrico SegmentalSegmental

1313

Medidor de Placa con ToberaMedidor de Placa con Tobera

Las toberas se usan Las toberas se usan frecuentemente como elementos frecuentemente como elementos de medicide medicióón para flujo de aire y n para flujo de aire y gas en aplicaciones industriales y gas en aplicaciones industriales y se basan en fundamentos similares se basan en fundamentos similares a los de la placa con orificio. a los de la placa con orificio.

La tobera permite caudales 60% superiores a los de la placaLa tobera permite caudales 60% superiores a los de la placa--orificio en las mismas condiciones de servicio. El coste de la orificio en las mismas condiciones de servicio. El coste de la tobera es de 8 a 16 veces el una placa y su exactitud es del tobera es de 8 a 16 veces el una placa y su exactitud es del orden de orden de ±±0.95% a 0.95% a ±±1.5%.1.5%.

1414

Medidor de Placa con Tobera (continuaciMedidor de Placa con Tobera (continuacióón)n)P1 P2

])A/(A-[1 )PP(2C V 212

212 ρ

−= υ

CCυυ = = ff (Re, D(Re, D22/D/D11)) es el coeficiente es el coeficiente de descarga de la tobera y se puede de descarga de la tobera y se puede encontrar tabulado. Este encontrar tabulado. Este coeficiente es mayor que el coeficiente es mayor que el coeficiente de descarga de la placa coeficiente de descarga de la placa con orificio.con orificio.

1515

Medidor de Tubo Medidor de Tubo VenturiVenturiLos medidores de tubo Los medidores de tubo VenturiVenturi consiste de una contracciconsiste de una contraccióón n ccóónica, una pequenica, una pequeñña garganta cila garganta cilííndrica y una expansindrica y una expansióón cn cóónica.nica.Con esta configuraciCon esta configuracióón, el fluido se acelera al pasar a travn, el fluido se acelera al pasar a travéés del s del cono convergente. La velocidad del fluido en la garganta se asumcono convergente. La velocidad del fluido en la garganta se asume e constante y se emplea una velocidad promedio.constante y se emplea una velocidad promedio.El tubo Venturi es un instrumento de mediciEl tubo Venturi es un instrumento de medicióón de flujo muy n de flujo muy confiable que provoca pequeconfiable que provoca pequeññas caas caíídas de presidas de presióón. Se emplea n. Se emplea ampliamente, en particular para grandes flujos de lampliamente, en particular para grandes flujos de lííquidos y gases. quidos y gases. Su precisiSu precisióón esta en el orden de 0.75%.n esta en el orden de 0.75%.

1616

P1 P2

Medidor de Tubo Medidor de Tubo VenturiVenturi (continuaci(continuacióón)n)

])A/(A-[1 )PP(2C V 212

212 ρ

−= υ

CCυυ = = f f (Re)(Re) es el coeficiente de es el coeficiente de descarga del tubo Venturi y se descarga del tubo Venturi y se puede encontrar tabulado. puede encontrar tabulado.

1717

1818

El tubo de El tubo de PitotPitot mide la diferencia entre la presimide la diferencia entre la presióón total y la n total y la presipresióón estn estáática, o sea, la presitica, o sea, la presióón dinn dináámica, la cual es proporcional mica, la cual es proporcional al cuadrado de la velocidad. al cuadrado de la velocidad.

Medidor de Tubo de Medidor de Tubo de PitotPitot

FlowFlow PP22

PP22

PP11

PP11

presipresióónnestestááticatica

PitotPitot TubeTube

PresiPresióón totaln total

2

2112 VPP

+=ρρ

PP22 == PresiPresióón de impacto, en el n de impacto, en el punto donde el lpunto donde el lííquido anula su quido anula su velocidad.velocidad.

PP11 = = PresiPresióón estn estáática absoluta tica absoluta en el fluidoen el fluido

VV11 = Velocidad del fluido en el = Velocidad del fluido en el eje de impacto.eje de impacto.

ρρ = Densidad= Densidad

1919Fig. Tubos de Fig. Tubos de PitotPitot. a) Simple, b) de m. a) Simple, b) de múúltiples direccionesltiples direccionesa)a) b)b)

Medidor de Tubo de Medidor de Tubo de PitotPitotEl uso del tubo de El uso del tubo de PitotPitot estestáático se limita a la medicitico se limita a la medicióón puntual y n puntual y se debe tener cuidado con la orientacise debe tener cuidado con la orientacióón del instrumento de n del instrumento de prueba. prueba. Se han desarrollado elementos de prueba de Se han desarrollado elementos de prueba de PitotPitot con muchos con muchos orificios para asorificios para asíí medir la velocidad en mmedir la velocidad en múúltiples direcciones ya ltiples direcciones ya que esto se requiere cuando se tiene flujos altamente turbulentoque esto se requiere cuando se tiene flujos altamente turbulentos.s.

2020

Medidor de Tubo de Medidor de Tubo de PitotPitot

El tubo El tubo PitotPitot tiene la ventaja de que prtiene la ventaja de que práácticamente no hay cacticamente no hay caíída de da de presipresióón. n. Sus limitaciones estSus limitaciones estáán en la incapacidad o inhabilidad de manejar n en la incapacidad o inhabilidad de manejar corrientes con scorrientes con sóólidos en el flujo del material, ademlidos en el flujo del material, ademáás de s de encontrarse limitado en exactitud.encontrarse limitado en exactitud.

2121

Medidor de Tubo de Medidor de Tubo de PitotPitot (continuaci(continuacióón)n)

Como el tubo Como el tubo PitotPitot sensasensa la la presipresióón impactada en un punto, n impactada en un punto, los slos sóólidos tienden a insertarse lidos tienden a insertarse

en las aberturas del tubo y asen las aberturas del tubo y asíí se se deriva el decremento en deriva el decremento en

exactitud.exactitud.

2222

A fin de obtener un promedio de mediciones puntuales y asA fin de obtener un promedio de mediciones puntuales y asíí lograr lograr lecturas mas representativas del flujo a travlecturas mas representativas del flujo a travéés de un tubo, se s de un tubo, se desarrollo un tubo de desarrollo un tubo de PitotPitot PromediadorPromediador ((AnnubarAnnubar) el cual esta ) el cual esta formado de varios puntos. La mediciformado de varios puntos. La medicióón del flujo con este n del flujo con este instrumento se basa en la determinaciinstrumento se basa en la determinacióón de la velocidad de n de la velocidad de presipresióón la cual es la diferencia entre la Presin la cual es la diferencia entre la Presióón Total (medida de n Total (medida de frente al flujo) y la Presifrente al flujo) y la Presióón Estn Estáática (medida por detrtica (medida por detráás del flujo)s del flujo)

Medidor de Tubo de Medidor de Tubo de PitotPitot (continuaci(continuacióón)n)

Tubo de Tubo de PitotPitotPromediadorPromediadorllamado Tubo llamado Tubo AnnubarAnnubar

2323

Medidor de Tubo Medidor de Tubo AnnubarAnnubarEl tubo El tubo AnnubarAnnubar es una innovacies una innovacióón del tubo de n del tubo de PitotPitot en donde en donde se existe un tubo exterior, situado a lo largo de un dise existe un tubo exterior, situado a lo largo de un diáámetro metro transversal de la tubertransversal de la tuberíía, y dos tubos interiores. El tubo exterior a, y dos tubos interiores. El tubo exterior presenta cuatro orificios en la cara de frente al flujo de la presenta cuatro orificios en la cara de frente al flujo de la corriente, que se utilizan para interpolar los perfiles de corriente, que se utilizan para interpolar los perfiles de velocidad y realizar un promedio, y otro orificio en el centro dvelocidad y realizar un promedio, y otro orificio en el centro del el tubo pero en la cara trasera al flujo de la corriente.tubo pero en la cara trasera al flujo de la corriente.

2424

Medidor de Tubo Medidor de Tubo AnnubarAnnubar (Continuaci(Continuacióón)n)De los dos tubos que estDe los dos tubos que estáán en su interior, uno sirve para n en su interior, uno sirve para promediar las presiones obtenidas en los cuatro orificios, promediar las presiones obtenidas en los cuatro orificios, midiendo la presimidiendo la presióón total, mientras que el otro tubo, que se n total, mientras que el otro tubo, que se encuentra en la parte posterior, mide la presiencuentra en la parte posterior, mide la presióón estn estáática en el tica en el orificio central aguas abajo de la corriente.orificio central aguas abajo de la corriente.

El tubo El tubo AnnubarAnnubar tiene mayor tiene mayor precisiprecisióón que el tubo de n que el tubo de PitotPitot, as, asíícomo una baja pcomo una baja péérdida de carga,rdida de carga,utilizutilizáándose para la medida de ndose para la medida de pequepequeñños y grandes caudales de os y grandes caudales de fluidos.fluidos.

2525

TransmisoresTransmisoresLos instrumentos transmisores o registradores de caudal miden reLos instrumentos transmisores o registradores de caudal miden realmente una almente una presipresióón diferencial y como el caudal varn diferencial y como el caudal varíía sega segúún la ran la raííz cuadrada de la presiz cuadrada de la presióón n diferencial, el grafico deberdiferencial, el grafico deberáá ser de raser de raííz cuadrada a no ser que se utilice un z cuadrada a no ser que se utilice un extractor de raextractor de raííz cuadrada intermedio, y estarz cuadrada intermedio, y estaráá graduado normalmente de 0 a graduado normalmente de 0 a 10 con un factor de conversi10 con un factor de conversióón para poder leer directamente en unidades de n para poder leer directamente en unidades de caudalcaudal

Transmisor de PresiTransmisor de Presióón diferencial en funcin diferencial en funcióón de ran de raííz z cuadrcuadrááticatica

2626

TransmisoresTransmisores

Con extractor de raCon extractor de raííz cuadrz cuadráática, donde la conversitica, donde la conversióón de salida n de salida esta dada en unidades de caudal.esta dada en unidades de caudal.

2727

TransmisoresTransmisores

La presiLa presióón diferencial creada por la n diferencial creada por la placa, la tobera o el tubo placa, la tobera o el tubo VenturiVenturi, , pueden medirse con el tubo U de pueden medirse con el tubo U de

mercurio o bien, transmitirse con los mercurio o bien, transmitirse con los instrumentos llamados convertidores instrumentos llamados convertidores

diferenciales.diferenciales.

2828

Ajuste deAmortiguación Toma de baja presiónToma de alta presión

Tornillode cero

Resorte decampo

Eje Transmisor

Sello desobrecarga

Transmisor de PresiTransmisor de Presióón Diferencial de fuellen Diferencial de fuelleContiene dos cContiene dos cáámaras para alta y baja presimaras para alta y baja presióón. La alta presin. La alta presióón n comprime el fuelle correspondiente arrastrando la palanca de comprime el fuelle correspondiente arrastrando la palanca de uniunióón, el cable y un eje exterior cuyo movimiento actn, el cable y un eje exterior cuyo movimiento actúúa sobre el a sobre el transductor neumtransductor neumáático o electrtico o electróónico.nico.

2929

Transmisor de PresiTransmisor de Presióón Diferencial Balance de n Diferencial Balance de FuerzasFuerzas

ProveProveíída de una barra de fuerza, que mantiene la accida de una barra de fuerza, que mantiene la accióón de las n de las fuerzas de un diafragma en equilibrio.fuerzas de un diafragma en equilibrio.

3030

ÁÁrea Variablerea Variable

3131

Medidor de Medidor de ÁÁrea Variablerea Variable

Los elementos de Los elementos de áárea variable se caracterizan por el rea variable se caracterizan por el cambio de cambio de áárea que se produce entre el elemento primario rea que se produce entre el elemento primario

en movimiento y el cuerpo del medidor.en movimiento y el cuerpo del medidor.

3232

RotRotáámetrometro

Los Los rotrotáámetrosmetros son medidores de caudal de son medidores de caudal de áárea variable rea variable que consisten en un tubo orientado verticalmente, con una que consisten en un tubo orientado verticalmente, con una diferencia de didiferencia de diáámetro un poco mayor en la regimetro un poco mayor en la regióón superior n superior con respecto a la inferior, y un flotador autoguiado que se con respecto a la inferior, y un flotador autoguiado que se mueve girando libremente dentro de la tubermueve girando libremente dentro de la tuberíía vertical.a vertical.

RotameterRotameter

3333

ÁÁrea Variable rea Variable –– RotRotáámetro (continuacimetro (continuacióón)n)El flotador cambia de posiciEl flotador cambia de posicióón dentro de un tubo, proporcionalmente al flujo del n dentro de un tubo, proporcionalmente al flujo del fluido. El flotador esta en equilibrio entre su peso, la fuerza fluido. El flotador esta en equilibrio entre su peso, la fuerza de arrastre del de arrastre del fluido y la fuerza de arranque del fluido sobre el flotador. El fluido y la fuerza de arranque del fluido sobre el flotador. El flujo depende del flujo depende del peso especifico de liquido, de su viscosidad y de los valores depeso especifico de liquido, de su viscosidad y de los valores de la seccila seccióón n interior del tubo, ya que la misma cambia seginterior del tubo, ya que la misma cambia segúún sea el punto de equilibrio del n sea el punto de equilibrio del flotador.flotador.

3434

Medidores de VelocidadMedidores de Velocidad

3535

VertederosVertederosEn la mediciEn la medicióón del caudal en canales abiertos, se utilizan n del caudal en canales abiertos, se utilizan vertederos de formas variadas que provocan una diferencia vertederos de formas variadas que provocan una diferencia de alturas del lde alturas del lííquido en el canal entre la zona anterior del quido en el canal entre la zona anterior del vertedero y su punto mvertedero y su punto máás bajo.s bajo.

3636

El caudal es proporcional a la diferencia de alturas segEl caudal es proporcional a la diferencia de alturas segúún la n la formula general empformula general empíírica:rica:

nKlHQ =Q = caudal en m /s.Q = caudal en m /s.

K = constante que depende del tipo de vertedero.K = constante que depende del tipo de vertedero.

l l = = anchura de la garganta del vertedero, en m.anchura de la garganta del vertedero, en m.

H = diferencia mH = diferencia mááxima de alturas, en m.xima de alturas, en m.

n = exponente que depende del tipo de vertedero o canal.n = exponente que depende del tipo de vertedero o canal.

33

VertederosVertederos

3737

VertederosVertederos

Los vertederos mLos vertederos máás empleados son los siguientes:s empleados son los siguientes:--RectangularRectangular

--TriangularTriangular

--CipolletiCipolleti o trapezoidalo trapezoidal

--ParshallParshall o o venturiventuri

3838

Vertedero RectangularVertedero Rectangular

Rectangular:Rectangular:

Tienen una contracciTienen una contraccióón lateral simple y fn lateral simple y fáácil de construir y cil de construir y el mel máás econs econóómico. Es apto para la medida de caudales de mico. Es apto para la medida de caudales de 00--60 m /h a 060 m /h a 0--2,000 m /h.2,000 m /h.

23

)2.0(84.1 HHlQ −= m /s.3

33 33

3939

Vertederos Triangular o en VVertederos Triangular o en VTriangular:Triangular:

Consiste en una placa con un corte en V de vConsiste en una placa con un corte en V de véértice dirigido rtice dirigido hacia abajo y con cada lado igualmente inclinado respecto a hacia abajo y con cada lado igualmente inclinado respecto a la vertical. Es capaz de medir caudales dentro del intervalo la vertical. Es capaz de medir caudales dentro del intervalo 00--30 m /h a 0 30 m /h a 0 –– 2,300 m /h.2,300 m /h.

475,233.1 HQ = m /s.3

33 33

4040

Vertedero Vertedero CipolletiCipolleti o Trapezoidalo Trapezoidal

CipolletiCipolleti o Trapezoidal:o Trapezoidal:

Consiste en una placa con una ranura en forma de trapecio Consiste en una placa con una ranura en forma de trapecio invertido. La pendiente de los lados del trapecio corrige las invertido. La pendiente de los lados del trapecio corrige las contracciones laterales del manto de agua y el caudal es por lo contracciones laterales del manto de agua y el caudal es por lo tanto proporcional a la altura de la cresta. Su campo de medida tanto proporcional a la altura de la cresta. Su campo de medida equivale al del vertedero rectangular.equivale al del vertedero rectangular.

23

86.1 lHQ = m /s.3

4141

Vertedero Vertedero ParshallParshall o o VenturiVenturiParshallParshall::

Se emplea cuando el lSe emplea cuando el lííquido quido transporta stransporta sóólidos o sedimentos en lidos o sedimentos en cantidad excesiva, o cuando no hay cantidad excesiva, o cuando no hay suficiente altura de presisuficiente altura de presióón, o n, o cuando no es posible construir un cuando no es posible construir un tramo recto de longitud suficiente. tramo recto de longitud suficiente. Puede utilizarse para caudales Puede utilizarse para caudales superiores a 0superiores a 0--30 m /h.30 m /h.

nKlHQ =

33

4242

Medidor de TurbinaMedidor de Turbina

En los En los medidoresmedidores de de turbinaturbina podremospodremos encontrarencontrar un un sin sin numeronumero de de disediseññosos diferentesdiferentes, , peropero todostodos estestáánnbasadosbasados bajobajo el el mismomismo principio; un principio; un fluidofluido pasapasaatravatravééss de de unasunas aspasaspas (vanes) de la (vanes) de la turbinaturbinahaciendolahaciendola rotarrotar. El . El rangorango de de girogiro eses medidomedido paraparacalcularcalcular el el flujoflujo. . VariandoVariando el el tamatamaññoo y el material de y el material de la la turbinaturbina influyeinfluye parapara el el rangorango de de flujoflujo..

4343

Medidor de TurbinaMedidor de Turbina

Un medidor de turbina usa un rotor multiUn medidor de turbina usa un rotor multi--aspas que son soportadas aspas que son soportadas por rodamientos dentro seccipor rodamientos dentro seccióón perpendicular de la tubern perpendicular de la tuberíía. El flujo a. El flujo conlleva al rotor a girar a una velocidad que es proporcional aconlleva al rotor a girar a una velocidad que es proporcional a la la velocidad del flujo y consecuentemente, al rango completo del flvelocidad del flujo y consecuentemente, al rango completo del flujo ujo volumvoluméétrico. Una bobina magntrico. Una bobina magnéética en el exterior produce un voltaje tica en el exterior produce un voltaje alterno en cada corte de la aspa con las lalterno en cada corte de la aspa con las lííneas de flujo magnneas de flujo magnéético. tico.

4444

Medidor de TurbinaMedidor de TurbinaCada pulso, de esta manera, representa un volumen discreto del Cada pulso, de esta manera, representa un volumen discreto del llííquido.quido. Ya que el rotor es usualmente hecho de acero inoxidable, es Ya que el rotor es usualmente hecho de acero inoxidable, es compatible con muchos fluidos. Sin embargo, el rodamiento, en compatible con muchos fluidos. Sin embargo, el rodamiento, en donde son necesarias para soportar el rotor en donde debe permitdonde son necesarias para soportar el rotor en donde debe permitir ir el giro libremente a velocidades altas, requiere de un proceso el giro libremente a velocidades altas, requiere de un proceso modestamente limpio. Los medidores de turbina estmodestamente limpio. Los medidores de turbina estáán tn tíípicamente picamente disponibles en diferentes tamadisponibles en diferentes tamañños de tuberos de tuberíía desde a desde ½½ pulgada hasta pulgada hasta 12 pulgadas. Tienen r12 pulgadas. Tienen ráápida respuesta a la frecuencia y buena pida respuesta a la frecuencia y buena exactitud.exactitud.

4545

Transductor UltrasTransductor Ultrasóóniconico

4646

Transductor UltrasTransductor UltrasóóniconicoLos medidores de flujo ultrasLos medidores de flujo ultrasóónico usan ondas de sonido para nico usan ondas de sonido para determinar el rango del flujo. Los pulsos producidos en un determinar el rango del flujo. Los pulsos producidos en un transductor piezoeltransductor piezoelééctrico viajan a travctrico viajan a travéés del fluido en movimiento a s del fluido en movimiento a la velocidad del sonido y obteniendo un indicador de velocidad dla velocidad del sonido y obteniendo un indicador de velocidad de e flujo basado en dicha onda sonora. En la actualidad se emplean dflujo basado en dicha onda sonora. En la actualidad se emplean dos os mméétodos diferentes para determinar la medicitodos diferentes para determinar la medicióón de la velocidad de n de la velocidad de flujo, estos son el mflujo, estos son el méétodo de tiempo transitorio y mtodo de tiempo transitorio y méétodo todo DopplerDoppler..

4747

Transductor UltrasTransductor UltrasóóniconicoMMéétodo tiempo transitorio.todo tiempo transitorio.--

Los sensores estLos sensores estáán situados en la tubern situados en la tuberíía de la que se a de la que se conoce el conoce el áárea y el perfil de velocidades. La velocidad rea y el perfil de velocidades. La velocidad del fluido estdel fluido estáá determinada por la siguiente formula:determinada por la siguiente formula:

DttgCV

2

2 Δ⋅=

αV = velocidad del fluido;V = velocidad del fluido;

C = velocidad del sonido en el fluido;C = velocidad del sonido en el fluido;

αα = ángulo de haz del sonido con relación al eje longitudinal de la tubería;

D = diámetro interior de la tubería

ΔΔ = diferencia entre los tiempos de tránsito del sonido aguas arriba y aguas abajo.

4848

Transductor UltrasTransductor UltrasóóniconicoMMéétodo todo DopplerDoppler..--

Se proyectan ondas sSe proyectan ondas sóónicas a lo largo del flujo del fluido y se mide nicas a lo largo del flujo del fluido y se mide el corrimiento de frecuencia que experimenta la seel corrimiento de frecuencia que experimenta la seññal de retorno al al de retorno al reflejarse el sonido en partreflejarse el sonido en partíículas contenidas en el fluido. El mculas contenidas en el fluido. El méétodo todo viene limitado por la necesidad de la presencia de partviene limitado por la necesidad de la presencia de partíículas, pero culas, pero permite medir algunos caudales de fluidos difpermite medir algunos caudales de fluidos difííciles tales como ciles tales como mezclas gasmezclas gas--llííquido, fangos, etc.quido, fangos, etc.

4949

Transductor UltrasTransductor Ultrasóóniconico

Estos transductores sEstos transductores sóónicos nicos tienen una precisitienen una precisióón de n de ±± 2 2 % y un % y un intervalointervalo de medida de medida de de caudalescaudales de 20 a 1 con de 20 a 1 con unauna escalaescala lineal. lineal.

Son Son sensiblessensibles a los a los cambioscambiosen la en la densidaddensidad del del llííquidoquido, y , y porpor lo lo tantotanto a la a la temperaturatemperatura, , yaya queque estasestasvariables variables influyeninfluyen con la con la velocidadvelocidad del del fluidofluido..

5050

Medidores de FuerzaMedidores de Fuerza

5151

El medidor de placa consiste en una placa instalada directamenteEl medidor de placa consiste en una placa instalada directamenteen el centro de la tuberen el centro de la tuberíía y sometida al empuje o fuerza de a y sometida al empuje o fuerza de

impacto del fluido.impacto del fluido.

Fuerza (Medidor de Placa)Fuerza (Medidor de Placa)

5252

La fuerza originada es proporcional a la energLa fuerza originada es proporcional a la energíía cina cinéética del fluido tica del fluido y depende del y depende del áárea anular entre las paredes de la tuberrea anular entre las paredes de la tuberíía y la placa.a y la placa.

Fuerza (Medidor de Placa)Fuerza (Medidor de Placa)

Donde la fuerza esta dada por:Donde la fuerza esta dada por:

FFdd = Fuerza total de la placa= Fuerza total de la placa

CCdd = = Constante experimental, de la placa,Constante experimental, de la placa,

S = S = ÁÁrea de la seccirea de la seccióón transversal,n transversal,

V = velocidad del fluido,V = velocidad del fluido,

ρρ = densidad del fluido.= densidad del fluido.

5353

El caudal volumEl caudal voluméétrico es: trico es:

Fuerza (Medidor de Placa)Fuerza (Medidor de Placa)

vSQ ⋅=

La placa esta conectada a un transmisor neumático de equilibrio de fuerzas o bien a un transductor electrónico, electrónico o digital de galgas extensiométricas. Las galgas forman parte de un puente Wheatstone de tal modo que la variación de resistencia es una función de caudal. El caudal es proporcional a la raíz cuadrada de la fuerza de impacto del fluido sobre la placa, por lo tanto, a la raíz cuadrada de la fuerza de impacto.

La exactitud en la medida es de ± 1%.

El instrumento permite el paso de fluidos con pequeñascantidades de sólidos en suspensión.

5454

Medidores de TensiMedidores de Tensióón Inducidan Inducida

5555

Medidor MagnMedidor Magnéético de caudaltico de caudal

5656

Medidor MagnMedidor Magnéético de caudaltico de caudal

La ley de La ley de FaradayFaraday establece que la establece que la tensitensióón inducida a travn inducida a travéés de s de cualquier conductor, al moverse cualquier conductor, al moverse ééste perpendicularmente a travste perpendicularmente a travéés de s de un campo magnun campo magnéético, es tico, es proporcional a la velocidad del proporcional a la velocidad del conductor.conductor.

La regla de mano derecha nos indica que colocando la mano La regla de mano derecha nos indica que colocando la mano derecha abierta, con la palma perpendicular a las lderecha abierta, con la palma perpendicular a las lííneas de neas de fuerza al campo magnfuerza al campo magnéético, y los dedos en el sentido de la tico, y los dedos en el sentido de la corriente del fluido, el pulgar secorriente del fluido, el pulgar seññala el sentido de la corriente ala el sentido de la corriente inducida.inducida.

5757

Medidor MagnMedidor Magnéético de caudaltico de caudal

La formula del caudal o flujo que da la ley de La formula del caudal o flujo que da la ley de FaradayFaraday es la es la siguiente:siguiente:

vs KBlE =

EEss = voltaje generado en el conductor;= voltaje generado en el conductor;

KK = constante;= constante;

BB = densidad del campo magn= densidad del campo magnéético;tico;

l l = longitud del conductor;= longitud del conductor;

vv = velocidad del movimiento.= velocidad del movimiento.

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Medidor MagnMedidor Magnéético de caudaltico de caudal

En el medidor magnEn el medidor magnéético de caudal el conductor es el ltico de caudal el conductor es el lííquido quido y la sey la seññal generada es captada por dos electrodos rasantes al generada es captada por dos electrodos rasantes con la superficie interior del tubo y diametralmente opuestos. con la superficie interior del tubo y diametralmente opuestos.

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La seLa seññal generada depende, no sal generada depende, no sóólo de la velocidad del fluido lo de la velocidad del fluido sino tambisino tambiéén de la densidad del campo magnn de la densidad del campo magnéético B, la cual a tico B, la cual a su vez estsu vez estáá influida por la tensiinfluida por la tensióón de la ln de la líínea y por la nea y por la temperatura del fluido.temperatura del fluido.

Medidor MagnMedidor Magnéético de caudaltico de caudal

Desde la ecuaciDesde la ecuacióón del flujo volumn del flujo voluméétrico:trico:

4

2DvQ π=

6060

Medidor MagnMedidor Magnéético de caudaltico de caudal

La seLa seññal Eal Ess depende, no solo de la velocidad del fluido, depende, no solo de la velocidad del fluido, sino tambisino tambiéén de la densidad del campo magnn de la densidad del campo magnéético B, la tico B, la cual a su vez estcual a su vez estáá influida por la tensiinfluida por la tensióón de la ln de la líínea y por nea y por la temperatura del fluido.la temperatura del fluido.

Ahora aplicada para el medidor magnAhora aplicada para el medidor magnéético de flujo:tico de flujo:

DBEKQ s ⋅=

6161

Medidor MagnMedidor Magnéético de caudaltico de caudal

6262

TorbellinoTorbellinoLos elementos utilizados para la mediciLos elementos utilizados para la medicióón de flujo bajo el n de flujo bajo el

principio de torbellino estprincipio de torbellino estáán clasificados en dos tipos:n clasificados en dos tipos:

Medidor de caudal de remolinoMedidor de caudal de remolino

Medidor Medidor VortexVortex

Medidor de caudal de remolinoMedidor de caudal de remolino Medidor Medidor VortexVortex

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Medidor de Caudal de RemolinoMedidor de Caudal de Remolino

Este medidor se basa en la determinación de la frecuencia del remolino producida por una hélice estática situada dentro de la tubería por el cual pasa el fluido (líquido o gas). La frecuencia del remolino es proporcional a la velocidad del fluido.

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Medidor de Caudal de RemolinoMedidor de Caudal de RemolinoPor lo tanto el caudal volumétrico del fluido es proporcional a la frecuencia del remolino.

La detección de la frecuencia se logra con sensores de presión de cristales piezoelectricos, o con una termistanciade muy baja inercia térmica, o con un diafragma, o un condensador de capacidad variable, etc.

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Medidor de Medidor de VortexVortex

Estos instrumentos Estos instrumentos VortexVortex son son parecidos al de remolino, excepto parecidos al de remolino, excepto que estque estáán basados en el n basados en el efecto efecto VonVonKarmanKarman donde un cuerpo en forma donde un cuerpo en forma de cono genera alternativas de cono genera alternativas vorticesvortices ((ááreas de baja presireas de baja presióón e n e inestabilidad) desfasados en 180inestabilidad) desfasados en 180°°, , cuya frecuencia es directamente cuya frecuencia es directamente proporcional a la velocidad, y por proporcional a la velocidad, y por consecuencia al caudal.consecuencia al caudal.

6666

Medidor de Medidor de vortexvortex

La salida del medidor vortex depende del factor K. El factor K relaciona la frecuencia generada por los vortices con la velocidad del fluido.

KFactorVortexFrecuenciafluidodelVelocidad

____ =

6767

Medidor Medidor VortexVortex

El factor K varia con el número de Reynols.

Los medidores Vortex proveen una alta exactitud lineal de rango de flujo cuando opera en la región plana.

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Medidor LMedidor Lááserser

El medidor láser de caudal se basa en la emisión de rayos láser, focalizados en el seno del fluido en el punto donde se quiere medir la velocidad.

Los rayos son dispersados por las pequeñas particulas que el fluido contiene, con lo que se induce una señal de efecto Dopplercorrespondiente a la frecuencia de la luz desviada, señal que es captada por unos foto-detectores y que esta relacionada directamente con la velocidad y por lo tanto para el caudal.