UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PANAMSEDE PRINCIPALFACULTAD DE INGENIERA INDUSTRIALMECNICA DE FLUIDOS II

TRABAJO DE INVESTIGACINMEDIDORES

PROFESORBENIGNO VARGAS

GRUPO1MI-131

INTEGRANTESBARRA HENRY 8-856-6GIRN MAREYLIS 6-715-1259HENRQUEZ JOS 7- 708-2037PREZ KARINA 7-708-453QUINTERO OMAIRA 6-715-1599

FECHA DE ENTREGA18/11/2015

MEDIDORES DE TEMPERATURA

Termmetros de vidrioEl principio de funcionamiento de estos termmetros se basa en la propiedad que tienen los lquidos de dilatarse al aumentar la temperatura a la cual estn expuestos. Uno de los lquidos mas utilizados es el mercurio.

Termmetros bimetlicosEl principio de operacin de operacin de estos termmetros se basa en la diferencia entre los coeficientes de dilatacin de los metales. El elemento sensor est formado por dos metales laminados conjuntamente los cuales, al calentarse, se doblan debido a la expansin diferencial de los mismos. Generalmente las partes externas del medidor son de acero inoxidable, el cual tiene una buena resistencia a la corrosin. El rango aproximado de uso est entre los -120 C a los +220 C, aunque pueden obtenerse termmetros bimetlicos especiales para ser usados hasta 500 C aproximadamente.

Sistemas de llenado:Estos termmetros estn basados en el principio de la expansin cubica de un lquido, gas o en la variacin de la presin de vapor de un lquido. El sistema usualmente consiste en un elemento sensitivo de temperatura (bulbo), un elemento sensitivo a la presin o a los cambios de presin (bourdon, fuelle o diafragma), un medio de conexin entre los dos elementos anteriores (tubo capilar) y un dispositivo para indicar o registrar la temperatura medida.

Actuados por lquidos Actuados por vapor Actuados por gas Actuados por mercurio Termmetros de resistenciaEn los termmetros de resistencia el alambre metlico va enrollado sobre unas lminas de mica o sobre una varilla de cermica, colocando el conjunto en el interior de un tubo resistente al calor y a la corrosin. Esta clase de termmetros ha sido sustituida por los que emplean cuarzo como material de soporte por cuanto este tiene tambin excelentes propiedades aislantes y es resistente a la temperatura y al ataque de gran cantidad de sustancias qumicas.

El conductor de la resistencia no puede estar formado por cualquier material, se requiere que tenga ciertas caractersticas que garanticen alta sensibilidad, precisin, facilidad en el proceso de fabricacin y rapidez de respuesta. Dichas caractersticas son: Alto coeficiente de temperatura a la resistencia. Alta resistividad. Relacin lineal resistencia-temperatura. Rigidez y ductilidad. Estabilidad de las caractersticas durante la vida til del material TermistoresEstn generalmente compuestos de materiales semiconductores y la mayora de ellos tienen un coeficiente de temperatura alto con resistencia negativa, es decir, su resistencia disminuye al aumentar la temperatura.Aplicaciones:Medicin de temperatura: utilizando un medidor en un Puente de Wheatstone, se pueden obtener mediciones bastante exactas, estando estas limitadas por la mayora de los casos por el instrumento indicador. Tambin puede utilizarse este sistema para mediciones a distancia.Compensacin de medidores: tambin se encuentran aplicaciones en los instrumentos de medicin, en los cuales la temperatura puede cambiar las caractersticas de sus componentes; por ejemplo, la resistencia elctrica de la bobina de un galvanmetro puede variar con la temperatura, restringiendo su uso a temperaturas elevadasControl de temperatura: disponiendo de un termistor cuya curva resistencia-temperatura sea conocida, y de un resistor variable calibrado en temperatura, puede disearse un sistema para mantener temperatura constante. En la figura al colocar el resistor a una temperatura dada, se produce un desbalance en el puente, la corriente producida alimenta a un amplificador el cual acta sobre un rel que permite una accin de control hasta que el termistor censa la temperatura deseada y balancea nuevamente el puente.

TermocuplasUsos tpicos en las industrias:

Las termocuplas tipo J se usan principalmente en la industria del plstico, goma (extrusin e inyeccin) y fundicin de metales a bajas temperaturas (Zamac, Aluminio). (-40 C a 760 C). La termocupla K se usa tpicamente en fundicin y hornos a temperaturas menores de 1300 C, por ejemplo fundicin de cobre y hornos de tratamientos trmicos. Las termocuplas R, S, B se usan casi exclusivamente en la industria siderrgica (fundicin de acero). Temperaturas elevadas. Finalmente las tipos T eran usadas hace algn tiempo en la industria de alimentos. (-200 C a 370 C).

Pirmetros:Es un dispositivo capaz de medir la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella.Pirmetros pticos: miden la temperatura de un cuerpo en funcin de la radiacin luminosa que este emite.Pirmetros pticos:Se emplean para medir temperaturas de objetos slidos que superan los 700C. A esas temperaturas los objetos slidos irradian suficiente energa en la zona visible para permitir la medicin ptica a partir del llamado fenmeno del color de incandescencia. Se basan en la desaparicin del filamento de una lmpara al compararla visualmente con la imagen del objeto enfocado.Estos instrumentos son muy empleados tanto en el laboratorio como en aplicaciones industriales para medir temperaturas superiores a 760 C. Las aplicaciones industriales dependen de la precisin deseada en la medicin de temperatura de objetos remotos e inaccesibles. Cuando no pueden emplearse otros sistemas, estos pirmetros son muy tiles en la medicin de temperatura de metales y vidrios fundidos dentro de hornos, as como temperaturas de superficies o de filamentos incandescentes.

Estos instrumentos presentan la ventaja de ser porttiles y fciles de operar y de adquirir, pero tienen la desventaja de no poder usarse para control automtico.Pirmetros de radiacin: miden la temperatura del cuerpo captando una gran parte de la radiacin emitida por el mismo.La teora de los pirmetros se basa en el hecho de que todos los cuerpos arriba del cero absoluto de temperatura irradian energa, de lo cual parten para medir la temperatura de los cuerpos. La radiacin es un modo de propagacin de la energa a travs del vaco, de forma anloga a la luz.Pirmetros radiactivos:Los pirmetros de radiacin se fundamentan en la ley de Stefan-Boltzman que dice que la energa radiante emitida por la superficie de un cuerpo negro aumenta proporcionalmente a la cuarta potencia de la temperatura absoluta del cuerpo, es decir W = TDonde: W (potencia emitida)= flujo radiante por unidad de rea, = constante de Stefan-Boltzman (cuyo valor es 5.67 10-8 W/mK) y T= temperatura en KelvinEstos pirmetros estn calibrados para dar una lectura correcta cuando se enfocan sobre un cuerpo negro. La mayora de los hornos y calentadores industriales estn lo suficientemente cerrados para aproximarse a las condiciones de cuerpo negro. Los pirmetros de radiacin pueden utilizarse para medir la temperatura de objetos calentados fuera de recintos, tales como placas de acero y otros metales; estos forman una capa de xido que los hace suficientemente opacos para que su poder emisor sea bastante cercano al de un cuerpo negro. Sin embargo, pueden ocurrir grandes errores en aquellos materiales de superficie limpia, tales como aluminio, nquel, acero inoxidable y latn, los cuales, debido a su bajo coeficiente de emisin reflejan un gran porcentaje de energa procedente de otras fuentes.

MEDIDORES DE PRESIN

PresinLa presin se define como fuerza ejercida sobre una superficie por unidad de rea. En ingeniera, el trmino presin se restringe generalmente a la fuerza ejercida por un fluido por unidad de rea de la superficie que lo encierra. De esta manera, la presin (P) de una fuerza (F) distribuida sobre un rea (A), se define como:

Existen muchas razones por las cuales en un determinado proceso se debe medir presin. Entre estas se tienen: Calidad del producto, la cual frecuentemente depende de ciertas presiones que se deben mantener en un proceso. Por seguridad, como por ejemplo, en recipientes presurizados donde la presin no debe exceder un valor mximo dado por las especificaciones del diseo. En aplicaciones de medicin de nivel. En aplicaciones de medicin de flujo.En el sistema Internacional de Unidades, la unidad de medida de presin es el Pascal (Pa), que se define como la fuerza ejercida por un Newton (N) sobre un rea de un metro cuadrado (m2). O sea, Pa = N/m2. Esta es una unidad de presin muy pequea, pero el kilo pascal (KPa), 1.000 Pa, permite expresar fcilmente los rangos de presin comnmente ms usados en la industria petrolera. Otras de las unidades utilizadas son el Kilogramo por centmetro cuadrado (Kg./cm2); libras por pulgada cuadrada (Psi); bar, y otros.

CLASES DE PRESIN

Presin Absoluta

Presin absoluta es la presin medida con referencia al vaco perfecto o a la presinAbsoluta equivalente a cero.

Pabsoluta = Pmanomtrica + Patmosfrica

Presin Atmosfrica

Presin atmosfrica es la ejercida por la atmsfera de la tierra, tal como se mide normalmente por medio del barmetro. Al nivel del mar el valor de la presin es cercano a 14,7 psi (760 mm Hg), disminuyendo estos valores con la altitud.

Presin Manomtrica

Presin manomtrica es la presin superior a la atmosfrica.

Presin Diferencial

Presin diferencial es la diferencia entre dos presiones.

Vaco

Vaco se refiere a la presin diferencial medida por medio de un elemento que define la diferencia entre la presin desconocida inferior a la atmosfrica y la presin atmosfrica existente.

APLICACIONES DE LAS MEDICIONES DE PRESIN

En conjunto con la temperatura y el flujo, las mediciones de presin se emplean en la industria de proceso o de manufactura, en el laboratorio y en otros campos de accin tales como: la neumtica, en compresores e instalaciones de bombas, el campo de la qumica para el control de procesos, mediciones en tanques, el aeroespacial, el sector de la fabricacin, en procesos de presin de aire, en el sector de la industria de plstico, la comprobacin de recaladas de vlvulas (prdida de presin de aire antes y despus),aviacin y embarcaciones martimas.Las razones para medir la presin son muy diversas, por lo general, una o ms de las que se describen a continuacin son las que constituyen el motivo para la medicin y/o control automtico, de la presin: mantenimiento de condiciones seguras de operacin, la optimizacin y control de procesos, el mbito de la investigacin y el desarrollo entre otros.

MTODOS DE MEDICIN DE PRESINSe dispone de una gran variedad de dispositivos para la medicin de la presin, en las secciones siguientes se estudian los ms utilizados en la industria, haciendo referencia a sus caractersticas, ventajas, desventajas y aplicaciones.

Transductores mecnicosLos dispositivos mecnicos representan el medio ms simple para la medicin dePresin. Estos se dividen en: elementos de medicin directa y elementos de miembro elstico.

1. Elementos de Medicin Directa

Los elementos de medicin directa miden la presin comparndola con la ejercida por un lquido de densidad y altura conocidas. Entre los elementos de medicin directa se encuentran: barmetro de cubeta, manmetro de tubo en U, manmetro de tubo inclinado. El dispositivo ms utilizado es el manmetro de tubo en U abierto. La parte superior del tubo se encuentra abierta y por tanto a la presin atmosfrica Po y el otro extremo del tubo se conecta al proceso a una cierta presin P. Obtenindose: P-Po = h.

2. Elementos de Miembro Elstico

Tubo de Bourdon

El tubo de Bourdon es un dispositivo comnmente utilizado para medir la presin. Consiste en un tubo que es de seccin transversal ovalada. El tubo est normalmente doblado en forma de un anillo casi completo, una espiral, una hlice o enroscado alrededor de un eje comn. Un extremo del tubo est abierto y el otro est cerrado y puede moverse libremente.La ley de deformacin del tubo de Bourdon es bastante compleja y ha sido determinada empricamente a travs de numerosas observaciones y ensayos en varios tubos. El material empleado normalmente en el tubo de Bourdon es de acero inoxidable, aleacin de cobre o aleaciones especiales como hastelloy y monel. Se utiliza para mediciones de presin en el intervalo de (0,5 a 100 000) psi.

El diafragma

El cuerpo del recipiente es rgido y la presin interna hace que el extremo flexible sea empujado hacia el exterior. Dependiendo de la forma de presentar el extremo flexible, stos dispositivos pueden ser denominados plano, corrugado o cpsula. Se emplean para pequeas presiones en el intervalo de (0,071 a 28,466) psi.

El fuelle

El cuerpo del indicador de fuelle es flexible debido a la estructura similar de un acorden que tienen las paredes laterales 39 y le permite dilatarse o contraerse con desplazamiento considerable. La presin interna distiende el cuerpo y hace que se extienda el extremo; se utiliza para pequeas presiones en el intervalo de (0,142 a 28,466

Transductores elctricosLa importancia de convertir cualquier seal en una seal elctrica se basa en que sta permite ser manipulada con mayor facilidad, es decir, su amplificacin, transmisin, modulacin y otras caractersticas que no presentan otros tipos de seales como la mecnica y la calrica. Ahora bien, se han estudiado diferentes dispositivos mecnicos para la medicin de la variable presin y se observa que para su medicin, se obtiene previamente un desplazamiento.

Transductor capacitivo

El transductor capacitivo bsico consiste de dos placas paralelas separadas por un dielctrico. La variacin de capacitancia puede ser obtenida por cambios de la distancia entre placas, cambios en el rea comn de coincidencia de las placas o cambios fsicos o qumicos en el dielctrico. Las variaciones de capacitancia, producidas por un desplazamiento, pueden convertirse en variaciones de tensin utilizando un puente capacitivo en corriente alterna (ac) para la instalacin del capacitor variable.La capacitancia en pico farad est dada por:

C= (0,225AK)/x (2.8) donde:

A = rea comn de coincidencia en pulgadas cuadradasx = Distancia entre placas en pulgadasC = Capacitancia en pico faradK = Constante dielctrica (K = 1 si el dielctrico es aire).

Ventajas

Excelente respuesta de frecuencia. No es afectado por vibracin. Poco volumen. El diafragma tiene poca masa. Construccin rgida. Mediciones estticas o dinmicas. Desplazamiento volumtrico pequeo. Resolucin contina. Alta capacidad de sobre-presin. Amplia gama de rangos de presin.

Desventajas

Debido a que los cambios de capacitancia son muy pequeos puede producir distorsin. Alta impedancia de salida. Muy sensibles a variaciones de temperatura. Las desventajas anteriores se eliminan con diseos avanzados de acondicionamiento de seal. Necesita balance resistivo y capacitivo. Los elementos receptores pueden ser complejos

AplicacionesSe utiliza para la medicin de variables tales como: desplazamiento, posicin, flujo, nivel, vibracin, presin absoluta, manomtrica y diferencial y sonido. Se usa adems en gases secos, limpios y corrosivos.

Piezoelctrico

Si se coloca un cristal piezoelctrico entre dos placas que hacen las veces de electrodos y se aplica una fuerza a las placas, se produce un esfuerzo y, por ende, una deformacin. En ciertos cristales, esta deformacin producir una diferencia de potencial en su superficie; a este efecto se le denomina efecto piezoelctrico.

La carga inducida sobre el cristal es proporcional a la fuerza aplicada y est dada por:

Q = dF

donde:

Q = Carga elctrica inducidaF = Fuerza aplicadad = Constante piezoelctricaEl voltaje de salida del cristal est dado por:E0 = SehP

donde:

E0 = Voltaje de salida diferencial en voltSe = Sensibilidad de voltaje del transductorSe = d/ en (volt/metro)/(newton/metro cuadrado)h = Distancia entre placas en metroP = Presin aplicada newton por metro cuadrado = Permitividad del material entre placas

Ventajas

Alta salida: (1 a 30) mV/Se. Alta respuesta de frecuencia. Es autogenerado. Pequeo tamao. Cambio de fase despreciable. Construccin robusta. Opera en un amplio rango de temperatura. Mediciones dinmicas y estticas. Responde a niveles altos de choque.

Desventajas

Muy sensible a cambios de temperatura. Alta impedancia de salida. Usualmente requiere un amplificador de tensin a la salida. Muy sensible a otro sentido de aceleracin. Cables largos generan ruido y/o armnicos.

Aplicaciones

Se utiliza para la medicin de variables tales como: fuerza, presin, nivel, flujo, desplazamiento, vibracin y aceleracin.

Piezoresistivo (Strain Gage).

El anlisis de esfuerzos est relacionado con la determinacin de la distribucin de esfuerzos en materiales de varias formas y bajo diferentes condiciones de carga. El anlisis experimental de esfuerzos se lleva a cabo midiendo la deformacin de la pieza bajo carga, para all inferir los esfuerzos locales. La medicin de la deformacin es solamente una faceta de todo el problema, ya que el trabajo analtico que se debe aplicar a los datos experimentales para poder determinar los esfuerzos locales es de igual importancia.

Ley de Hooke

Robert Hooke estableci en 1678 la relacin que existe entre las deformaciones en los cuerpos sometidos a tensiones mecnicas (traccin, compresin, flexin) y el alargamiento (deformacin) de un material.Se puede medir el alargamiento total por medio de un aparato de medida mecnico y hallar, a partir de estos valores, el alargamiento por unidad de longitud llamado deformacin normal y representada por:

L/ L donde:

L = Alargamiento totalL = Longitud patrn

Cuando se aumenta gradualmente la carga se mide el alargamiento de la longitud patrn para cada incremento, conociendo el rea original de la seccin transversal puede obtenerse la tensin normal o mecnica, representada por, para cada valor, utilizando la relacin:

P A

Donde:

P = Carga y A = rea de la seccin transversal

MEDIDORES DE VELOCIDADEn la actualidad hay muchos instrumentos de medicin para velocidad, instrumentos de medicin que no conocemos pero que en realidad y en la actualidad son utilizados para determinar la velocidad y que cada tipo de medicin utiliza diferentes mtodos, materiales y procesos.Algunos de estos tipos de medicin son: medicin de presin en fluidos en movimientos, sonda pitot de presin esttica, anemometra trmica, anemometra doppler, velocimetria de partcula de imagen y seleccin de mtodos para la medicin de velocidad.Cada tipo de medicin cuenta con un procedimiento diferente, algunos son fciles de utilizar o algunos son complicados, en ocasiones utilizan material muy sofisticado como un software para captar las seales, algn tipo de lser, o simplemente se llevan a cabo en laboratorios y pueden ser muy caros llevar a cabo estos tipos de medicin. Algunos otros procedimientos pueden ser utilizados por gente comn, como lo son el velocmetro que es utilizado para medir la rapidez de alguna pelota de bisbol, o de algn jugador; tambin es utilizado por los policas de trnsito para medir la velocidad que lleva algn automvil.Dependiendo del tipo de velocidad que se desee medir se utilizara un mtodo conveniente, porque para medir la velocidad va desde con un solo aparato que lo podra usar cualquier persona, hasta la medicin de la velocidad por el cambio de transferencia de calor de un fluido o tambin por una disipacin de imagen de partculas atreves de un lser que solo los cientficos saben utilizar este mtodo.Por lo tanto es conveniente saber los diferentes tipos de medicin que hay para la velocidad por que en algunos campos se utiliza un mtodo de medicin diferente.MEDICION DE PRESION EN FLUIDOS EN MOVIMIENTOPara el movimiento de fluidos supondremos fluidos incompresibles, consideraremos dos variables: velocidad y presinNecesitaremos dos ecuaciones para describir el movimiento de los fluidos bajo las condiciones comentadas anteriormente 1. Ecuacin de continuidad (conservacin de la masa). 1. Ecuacin de Bernoulli (conservacin de la energa). Ecuacin de ContinuidadEcuacin de continuidad y conservacin de la masa.

Masa que entra o sale en un intervalo de tiempo dt

Para lquidos, se tiene que: 1 = 2.

Podemos observar que si A aumenta v disminuye.

ECUACION DE BERNOUILLILa ecuacin de Bernoulli solo vale para fluidos perfectos, es decir, fluidos sin viscosidad. Ejemplo de la ecuacin de Bernoulli en un conducto horizontal y de seccin constante.

Entre los sistemas que se utilizan para medir velocidades se encuentran:1. El tubo de Pitot Se utiliza mucho para medir la velocidad del viento en aparatos areos y para cuantificar las velocidades de aire y gases en aplicaciones industriales. Mide la velocidad en un punto dado de la corriente de flujo, no la media de la velocidad del viento. Tambin pueden ser utilizados para medir el flujo a travs el mismo principio bsico. En este caso, se requieren algunos tubos en la misma seccin de la tubera con el fin de obtener el valor de la velocidad del fluido en varios puntos de la presin dinmica medida. El tubo de Pitot promedio (o Annubars) es una variacin del tubo de Pitot que mide simultneamente la velocidad del fluido a los 4, 6 u 8 puntos y calcula la media entre ellos.Las frmulas para calcular el flujo usando tubos de Pitot son los siguientes:

Para fluidos compresibles, donde V es la velocidad del flujo, Ap. es la diferencia en presiones dinmicas, es la densidad del fluido, p, y es la presin esttica y k es la constante para compresin adiabtica (es decir, la relacin entre las capacidades calorficas Especfico C p y C v). Tubo de Pitot promedio (o Annubars)Tubo de Pitot en aviones

1. Sonda de pitot : Las sondas de pitot (tambin llamadas tubos de Pitot) y las sondas de pitot estticas (tubos de Prandtl)se utiliza para calcular lapresintotal, tambin denominadapresin de estancamiento,presin remanenteo presin de remanso(suma de lapresin estticay de lapresin dinmica).Lo invent el ingeniero francsHenri Pitoten 1732.Lo modificHenry Darcy, en 1858.Se utiliza mucho para medir la velocidad del viento en aparatos areos y para cuantificar las velocidades de aire y gases en aplicaciones industriales.Una sonda de pitot consiste en un tubo con un orificio de borde redondeado en el punto de estancamiento que mide la presin de estancamiento Una sonda de pitot esttica tiene el tubo con orificio de borde para la medicin de presin de estancamiento y adems tiene varios orificios ubicados a lo largo de una circunferencia en la superficie exterior para medir la presin esttica

Ademas el tubo de pitot esttica esta conectado a un medidor de presin diferencial Por lo que la velocidad de flujo se puede determinar por la siguiente ecuacin:

1. Sistema pitot-esttica

Un sistema pitot-esttica es un sistema de sensores e instrumentos sensibles a la presin que se utiliza principalmente en aviacin para determinar la velocidad de una aeronave con relacin al aire, la altitud y la variacin de altitud. Por norma general un sistema de este tipo consiste en un tubo pitot, que capta la presin total, un puerto de esttica que capta la presin esttica. Los errores en las lecturas de este sistema pueden ser extremadamente peligrosos, ya que de la velocidad aerodinmica depende la sustentacin.Diagrama del sistema pitot esttico

1. Anemmetro

Un anemmetro es un aparato destinado a medir la velocidad relativa del viento que incide sobre l. Si el anemmetro est fijo colocado en tierra, entonces medir la velocidad del viento reinante, pero si est colocado en un objeto en movimiento, puede servir para apreciar la velocidad de movimiento relativo del objeto con respecto el viento en calma.Tambin es un instrumento para medir la velocidad de circulacin de un fluido gaseoso, en especial del viento.Asimismo es uno de los instrumentos de vuelo bsico en el vuelo de aeronaves ms pesadas que el aire.En meteorologa, se usan principalmente los anemmetros de cazoletas o de molinete, especie de diminuto molino de tres aspas con cazoletas sobre las cuales acta la fuerza del viento; el nmero de vueltas puede ser ledo directamente en un contador o registrado sobre una banda de papel (anemograma), en cuyo caso el aparato se denomina anemgrafo. Aunque tambin los hay de tipo electrnicos.

Para medir los cambios repentinos de la velocidad del viento, especialmente en las turbulencias, se recurre al anemmetro de filamento caliente, que consiste en un hilo de platino o nquel calentado elctricamente: la accin del viento tiene por efecto enfriarlo y hace variar as su resistencia; por consiguiente, la corriente que atraviesa el hilo es proporcional a la velocidad del viento.

Donde U: velocidad del viento Y V: velocidad de impulso de salida1. Anemometria termica Miden la velocidad de los fluidos mediante la deteccin de los cambios en la transferencia de calor de un pequeo sensor calentado elctricamente (hilo caliente) al colocarlo en el flujo. Mide el coeficiente de transferencia de calor por convencin, el cual depende de la velocidad del viento.Los sistemas de anemometra trmica por hilo caliente de TSI son fciles de usar, y tienen una respuesta de alta frecuencia, que los hace ideales para el estudio de turbulencias.Caractersticas y beneficios:-Medidas de cambios rpidos en la velocidad de flujo-Amplia variedad de sondas y geometrasEl principio clave del funcionamiento de este tipo se sensores de medida es beneficiarse de la linealidad del aumento de resistencia de algunos materiales con la temperatura. La idea es calentar una resistencia a una temperatura constante, esta resistencia, al exponerla a un flujo de aire se enfriara disipando calor hacia ese flujo de aire; para mantener la temperatura de la resistencia constante se debe aumentar el voltaje inyectado. Gracias a la respuesta lineal del material usado para la construccin de la resistencia se puede, tras una calibracin de la misma, traducir esa diferencia de voltaje inyectado en un valor de temperatura. Los materiales mas utilizados para la construccin de estos sensores son el Tungsteno, el Platino y una aleacin de Platino-Iridio:El anemmetro nos permite monitorizar dos seales de velocidad, ya que dispone de dos canales, y tambin la temperatura de flujo a travs del mdulo del termopar. Las mediciones se realizan con una sola sonda, colocada en el lugar de inters dentro del flujo a caracterizar, la cual esta conectada al anemmetro, cuyo software captura y graba datos que pueden ser procesados utilizando tcnicas de anlisis de seales (por ejemplo, la transformada de Fourier). La seal de salida (velocidad o tensin) se puede observar continuamente a travs de un osciloscopio.

Anemmetro digitalAnemmetro digitalAnemmetros de cazoletas

1. Correntmetros

El medidor de corriente (velocmetro) es un instrumento apto a medir la velocidad de corrientes en el mar, en los ros, arroyos, estuarios, puertos, modelos fsicos en laboratorio, etc.. Existen algunos modelos que adems registran su direccin, profundidad e inclinacin respecto de la vertical, temperatura de agua de mar, presin y conductividad. Su modalidad de registro puede ser papeleta inscriptora, cinta magntica o memoria de estado slido.El molinete hidromtrico es utilizado para realizar mediciones de pequea y grandes velocidades en cursos de agua con caudales grandes y pequeos, en canales, tubos a presin, con aguas limpias, turbias o salmastras. Ese est constituido por un cuerpo fijo de forma hidrodinmica y por una hlice cuyo movimiento es de extrema sensibilidad

En la versin digital, una extensin nodal ranurada rota entre un diodo emisor de luz y un fotorreceptor. El pulso producido cuando la ranura se alinea con el LED y el fototransistor es ruteado al indicador de digital de caudal (Modelo 1100), el cual los convierte en una lectura directa de velocidad de corriente.Cualquiera de los dos tipos se puede suspender desde un puente o un bote usando un cable de suspensin con una pesa gua; o puede ser montado en una barra de guata en arroyos poco profundos, diques o sistemas de aguas residuales.

1. Velocimetra

Velocimetra imgenes de partculas (PIV) es una tcnica de medicin no intrusiva lser ptico para la investigacin y el diagnstico de los procesos de flujo, turbulencia, microfluidos, atomizacin de pulverizacin y combustin.Standard PIV mide dos componentes de la velocidad en un plano (2D2C) utilizando una sola cmara CCD o CMOS. PIV estreo mide tres componentes de la velocidad en un plano (2D3C) utilizando dos cmaras. Velocimetra volumtrico (tambin conocido como 3D PIV o tomogrfica PIV) mide tres componentes de la velocidad en un volumen (3d3c) utilizando dos o ms cmaras.Tiempo resuelto PIV se beneficia de los avances en la tecnologa CMOS de la cmara para obtener imgenes de PIV de alta resolucin en velocidades de cuadro de hasta 25 600 fps (fotogramas por segundo) con resolucin de la cmara.Tcnicas relacionadas con las mediciones de campos de flujo son partculas Seguimiento Velocimetra (PTV), seguimiento de caractersticas y de funciones PIV. MicroPIV se utiliza para estudios de flujo en microcanales en dispositivos lab-on-a-ChipVelocimetra por imgenes de partculas: mtodo que permite la obtencin de un campo vectorial de velocidad de un flujo en un instante en el tiempo.

Laser DopplerVelocimetra Doppler lser ( LDV ) , tambin conocido como anemometra lser Doppler (LDA) , es la tcnica de usar el desplazamiento Doppler en un haz de lser para medir la velocidad de los flujos de fluidos transparentes o semi- transparentes , o el movimiento lineal o vibratoria de opaco , lo que refleja , la medicin surfaces.The con LDA es absoluto y lineal con velocidad y no requiere pre - calibracin

En su forma ms simple y ms utilizado actualmente, LDV cruza dos haces de luz lser colimado , monocromtica , coherente y en el flujo del fluido que se est midiendo . Los dos haces se obtienen generalmente mediante el fraccionamiento de un solo haz , por lo tanto asegurar la coherencia entre los dos. Los lseres con longitudes de onda en el espectro visible ( 390 a 750 nm ) se utilizan comnmente ; estos son tpicamente He-Ne , ion argn , o diodo lser , lo que permite el paso del haz debe ser respetado. Una ptica de transmisin centra las vigas para cruzarse en la cintura ( el punto focal de un rayo lser ) , en los que interfieren y generan un conjunto de franjas rectas . Como partculas (ya sea de origen natural o inducido) arrastrado en el pase fluido a travs de las franjas , que reflejan la luz que se recoge a continuacin por una ptica que reciben y se centr en un fotodetector (tpicamente un fotodiodo de avalancha ) .muestra la velocidad del viento detectando cunta luz de un rayo lser ha sido reflejada por las partculas que hay en el aire. As el rayo lser es dispersado por las molculas de aire y luego conducido de nuevo al aparato, el que mide la variacin de la frecuencia, que es proporcional a la velocidad del aire.

1. Aparatos AcsticosSu funcin es convertir en energa sonora cualquier otra clase de energa y viceversa, o bien amplificar la energa sonora ya existente. Algunos de los instrumentos que se pueden clasificar como aparatos acsticos son: Varillas vibrantes: actan como emisores; frotando una varilla en forma paralela a su eje se obtienen vibraciones longitudinales, as como por percusin perpendicular al eje se obtienen vibraciones transversalesEl dispositivo acstico de largo alcance es un arma acstica definida como arma no letal, Principalmente tiene dos usos: la emisin de mensajes y la emisin de sonidos dolorosos. Se usa en situaciones de guerra y para el control de afluencias de personas. El MI 6201 Multinorm es un instrumento de mano porttil y multifuncin para la medicin de parmetros microclimticos, sonoros y luminosos, y es una herramienta de valor incalculable para monitorizar y evaluar las condiciones ambientales en interiores conforme a las normativas nacionales y europeas.FUNCIONES DE MEDICIN:Temperatura del aire.Velocidad del aire.Caudal de aire.Humedad relativa.

MEDIDORES DE CAUDALESOrificioUna placa orificio es una restriccin con una abertura ms pequea que el dimetro de la caera en la que est inserta. La placa orificio tpica presenta un orificio concntrico, de bordes agudos. Debido a la menor seccin, la velocidad del fluido aumenta, causando la correspondiente disminucin de la presin. El caudal puede calcularse a partir de la medicin de la cada de presin en la placa orificio, P1-P3. La placa orificio es el sensor de caudal ms comnmente utilizado, pero presenta una presin no recuperable muy grande, debido a la turbulencia alrededor de la placa, ocasionando un alto consumo de energa.

Es una forma sencilla de medir caudal (es una chapa precisamente agujereada). Es importante diferenciar entre una medicin de proceso y una medicin fiscal. En ciertos casos, cuando circula gas se utiliza un transmisor multivariable. Suelen requerir arreglos de piping especficos para poder cumplimentar con sus importantes requisitos de tramos rectos.Tipos de orificios orificio concntrica En la industria el uso de placas orificio es regido por la norma ISO-5167.Dos tipos de placa orificio, con oreja de identificacin y sin ella. Su uso es con lquidos y en algunos casos lquidos con gases. Placa excntrica Excntrico respecto al dimetro exterior y tangencial al dimetro de la tubera.Usado en placas para fluidos con dos fases: vapor hmedo, lquidos que contienen slidos en suspensin, aceites que contienen agua, etc. Placa segmentadaSegmento de circunferencia como orificio, y el dimetro es del 98% del dimetro interior de la tubera.Usado en flujos de gases o lquidos que contienen slidos y evita que se acumulen estos sedimentos.Dos tipos: Segmento fijo y segmento ajustable.AplicacionesSe utiliza como transmisor de diferencia de presin para la medicin del flujo de gases agresivos y no agresivos, vapores y lquido. BLA 200 Cmara anular Placa de orificioSe utiliza como transmisor de diferencia de presin para medicin de flujo de gases agresivos y no agresivos, vapores y lquidos. Se emplean para dirigir el chorro lquido.Boquillas

Se llama boquillas a todos los tubos adicionales de pequea longitud constituidos por piezas tubulares adaptadas a los orificios. Su longitud debe estar comprendida entre 1,5 y tres 3,0 veces su dimetro de un modo general, y para longitudes mayores, se consideran longitudes de 1,5 a 3,0 D boquillas; 3,0 a 500 D tubos muy cortos; 500 a 4000 D (aproximadamente) tuberas cortas; arriba de 4000 D tuberas largas. Es un dispositivo que mide el gasto del fluido, es decir, la cantidad de flujo por unidad de tiempo, a partir de una diferencia de presin que existe entre el lugar por donde entra la corriente y el punto de mnima seccin del tubo, en donde su parte ancha acta como difusor.Es una contraccin gradual de la corriente de flujo seguida de una seccin cilndrica, recta y corta como se ilustra en la fig. 3. a. Debido a la contraccin gradual y lisa, en una boquilla de flujo, hay muy poca perdida de energa entre los puntos 1 y 2.

Se clasifican en: Boquillas cilndricas:- Interiores (Entrantes)- Exteriores Boquillas cnicas:- Convergentes- Divergentes BOQUILLAS CILNDRICASTambin denominadas boquillas patrn: boquilla cuya longitud iguala 2,5 veces su dimetro o boquilla de borda: boquilla interior de longitud patrn. Su comportamiento es similar al de un orificio de pared gruesa. Aquellas, a su vez, estn divididas en interiores y exteriores. En las boquillas interiores (o de Borda) la contraccin de la vena ocurre en el interior, no necesariamente el chorro se adhiere a las paredes y presenta un coeficiente de descarga que oscila alrededor de 0.51. Para el caso de boquillas cilndricas externas con la vena adherida a las paredes se tiene un coeficiente de descarga de 0.82BOQUILLAS CILNDRICAS INTERIORES (ENTRANTES) Sea una boquilla cilndrica entrante adaptada a un orificio situado en la pared de un recipiente de grandes dimensiones, y la elevacin de la superficie libre, con respecto al centro de gravedad del orificio. Si la longitud de la boquilla es suficiente (cuando menos una y media veces el dimetro. del orificio), la contraccin de la vena es seguida de una expansin y la boquilla descarga a seccin plana.

BOQUILLA CILNDRICA EXTERIOR Si la longitud de la boquilla es suficiente (cuando menos una y media veces el dimetro. del orificio), la contraccin de la vena es seguida de una expansin y la boquilla descarga a seccin plena.

BOQUILLA DE FLUJO CNICO Con las boquillas cnicas se aumenta el caudal.Las boquillas divergentes con la pequea seccin inicial convergente, conforme muestra la Figura, se denominan Venturi. Las experiencias de Venturi demuestran que un ngulo de divergencia de 5, combinado con la longitud del tubo igual a cerca de nueve veces el dimetro de la seccin estrangulada, permite los ms altos coeficientes de descarga.

BOQUILLA CNICA DIVERGENTE Considerar una boquilla aplicada a la pared de un recipiente, y constituida por una convergencia corta (para guiar la contraccin de la vena a la entrada) seguida de una divergencia de ngulo bastante pequeo, para que los pequeos tubos de corriente no se separen y de manera tal que no se presente una zona muerta en la que ocurren las turbulencias. Si adems, el tubo est bien pulido, las prdidas son muy pequeas la velocidad de salida es muy cercana a la terica

Esto aparentemente permite concluir que mediante un simple alargamiento de la boquilla (como lo indica el trazo discontinuo), se podra incrementar indefinidamente el gasto, para una carga dadah.y la misma seccin en el cuello W0. Lo que realmente ocurre es que al prolongar la boquilla, la velocidad U0aumenta, la presin p0disminuye y, a partir de un cierto momento, se produce el fenmeno de cavitacin.En ese instante, el fluido deja de ser homogneo y dejan de ser aplicables las frmulas establecidas bajo la hiptesis de un lquido homogneo.Para evitar con seguridad la cavitacin, la presin absoluta media en la seccin W0no debe ser menor que la equivalente a aproximadamente 4 5 metros de agua; es decir, que el vaco no debe exceder a 6 o 5 metros.BOQUILLA CNICA CONVERGENTELa pura convergencia de los pequeos tubos de corriente no implica prdidas apreciables; pero si la boquilla tiene aristas de entrada vivas, la vena liquida experimenta una contraccin inicial hasta adquirir la seccin , posteriormente se expande hasta llenar la seccin de la boquilla; finalmente, despus de haber pasado la seccin de salida, contina contrayndose hasta adquirir la seccin .

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS BOQUILLAS Ventajas: Menor prdida de carga permanente, que la producida por del diafragma y la tobera de flujo, gracias a los conos de entrada y salida. Medicin de caudales superiores a un 60% a los obtenidos por el diafragma para la misma presin diferencial e igual dimetro de tubera. Facilidad para la medicin de flujo de lquidos con slidos en suspensin.Desventajas: La desventaja es que no estn disponibles, para tuberas con dimetros menores a 6 pulgadas.

APLICACIONES.En la Industria Automotriz: en el carburador del carro, el uso de ste se pude observar en lo que es la Alimentacin de Combustible.Hidrulica: La depresin generada en un estrechamiento al aumentar la velocidad del fluido, se utiliza frecuentemente para la fabricacin de mquinas que proporcionan aditivos en una conduccin hidrulica. Es muy frecuente la utilizacin de este efecto "Venturi".Aeronutica: Aunque el efecto Venturi se utiliza frecuentemente para explicar la sustentacin producida en alas de aviones el efecto Venturi por s solo no es suficiente para explicar la sustentacin area. En la sustentacin intervienen adems el principio de Bernoulli en virtud del cual el aire adquiere mayor velocidad al pasar por la regin ms convexa del ala de un avin. Adems, se utiliza este tubo para proveer succin a los instrumentos que trabajan con vaco, en los aviones que no estn provistos de bombas mecnicas de vaco.Agrcola: Existen diversas categoras de boquillas con sus diferentes variaciones que son recomendadas para las aplicaciones de los plaguicidas agrcolas, las cuales pueden proporcionar diversas cantidades de flujo, tamaos de gotas y distribucin de la aspersin

EJEMPLOS DE CLCULOS PARA BOQUILLAS Las mediciones se realizan bajo el principio de Presin diferencialSe debe comprender que en cualquier tubera que circula un fluido, cuando la velocidad aumenta, la presin disminuye y al aumentar la presin la velocidad disminuye.

En estos instrumentos de medicin se aplica la ecuacin de continuidad y la ecuacin que gobierna es la ecuacin de Bernoulli. A pesar que la ecuacin de Bernoulli se aplica sobre fluidos incompresibles y, en gases o fluidos compresibles es la primera ley de la termodinmica, esta ltima se puede escribir de manera similar a la ec. de Bernoulli en ciertas condiciones. (Ecuacin de Bernoulli) (La ecuacin de continuidad)

Se agrega el coeficiente de ajuste o descarga, que se obtiene experimentalmente y depende de donde se ubiquen la toma de presin.

EJEMPLO NUMRICO

Encuentre la rapidez de flujo de volumen de agua que sale del tanque que se presenta en la figura. El tanque esta sellado y tiene una presin de 140Kpa. Hay una perdida de energa de 2,4 m mientras el agua fluye por la boquilla.

Tubo Venturi El tubo Venturi es similar a la placa orificio, pero est diseado para eliminar la separacin de capas prximas a los bordes y por lo tanto producir arrastre. El cambio en la seccin transversal produce un cambio de presin entre la seccin convergente y la garganta, permitiendo conocer el caudal a partir de esta cada de presin. Aunque es ms caro que una placa orificio, el tubo Venturi tiene una cada de presin no recuperable mucho menor.El medidor Venturi es uno de los dispositivos ms precisos para medir el gasto en tuberas y tiene la desventaja de tener un costo elevado. Causa una muy baja prdida de carga y, con las precauciones debidas, se puede usar para lquidos con determinadas concentraciones de slidos. En la figura siguiente se muestran las partes que integran el medidor. El tubo Venturi se compone de tres secciones, como se muestra en la figura 1. Entrada 2. Garganta 3. Salida La seccin de entrada tiene un dimetro inicial igual al dimetro de la tubera y una seccin cnica convergente que termina con un dimetro igual al de la garganta: la salida consiste en una seccin cnica divergente que concluye con el dimetro de la tubera.

Aplicacin Se utiliza cuando es importante limitar la cada de presin. Consiste en un estrechamiento gradual cnico y una descarga con salida tambin suave. Se usa para fluidos sucios y ligeramente contaminados. Se utiliza para tasas de "turn down" (relacin entre el mximo y el mnimo caudal, ej. 4:1 ) altas, como la de las lneas de vapor. El alto coste restringe su utilizacin.

Codo El codo produce un cambio de direccin en el flujo del fluido en una caera, generando una presin diferencial, resultante de la fuerza centrfuga. Dado que en las plantas de procesos se dispone de codos, el costo de estos medidores es muy bajo. Sin embargo la exactitud es muy pobre

Codo rotmetroEs un medidor de caudal en tuberas de rea variable, de cada de presin constante. El Rotmetro consiste de un flotador (indicador) que se mueve libremente dentro de un tubo vertical ligeramente cnico, con el extremo angosto hacia abajo. El fluido entra por la parte inferior del tubo y hace que el flotador suba hasta que el rea anular entre l y la pared del tubo sea tal, que la cada de presin de este estrechamiento sea lo suficientemente para equilibrar el peso del flotador. El tubo es de vidrio y lleva grabado una escala lineal, sobre la cual la posicin del flotador indica el gasto o caudal.Los rotmetros, del tipo rea variable, son instrumentos diseados para la medicin y control de caudales, gases y lquidos. Fabricamos caudal metros desde 1 ml/h hasta 1000000 lts/min. La unidad de lectura vendr especificada en la unidad de preferencia del usuario (lts/h, g/min, mtr^3/h, scfh, lbm/min, scfm, etc, etc), es decir, lectura directa de caudal.Rangos operacionales disponibles: desde 0,5 ltrs/h de agua (0,01 mtr^3/h de aire), para tuberas de dimetro 1/4" NPT, hasta 100000 ltrs/h de agua (3000 mtrs^3/h de aire) para tuberas de dimetro 4". Para dimetros de tubera mayores de 3", caudales hasta 10000000 ltrs/min, se usar el medidor de flujo de tipo rea variable modelo "push botton".

El tubo medidor del tipo pyrex, est protegido por una carcasa protectora de acero inoxidable calidad 316.EL flotador medidor se desplaza verticalmente a lo largo de una varilla gua, razn por la cual pueden ser utilizados para medir fluidos de una alta viscosidad.Rotmetros de seguridad con fabricacin especial y a requerimientos especficos estn disponibles.VertederosSon simples aberturas sobre las que se desliza un lquido. Pueden ser entendidos como orificios cuya arista superior est sobre el nivel de la superficie libre del lquido. Se suelen usar para medir caudales en conductores libres (canales, ros, etctera).

Los vertederos se utilizan como instrumentos de medicin de caudales ms antiguos, simples y confiables para medir el flujo del agua en un canal si se dispone de suficiente cada y la cantidad de agua a medir no es muy grande. Los vertederos son instrumentos efectivos de medicin porque si tienen un tamao y forma determinados en condiciones de flujo libre y rgimen permanente, existe una relacin definida entre la forma de la abertura determina el nombre del vertedero.Se clasificado por: localizacin en relacin a la estructura principal Vertederos frontales Vertederos laterales Vertederos tulipa; este tipo de vertedero se sita fuera de la presa y la descarga puede estar fuera del cauce aguas abajo. (Vertedero tulipa descargando agua) Desde el punto de vista de los instrumentos para el control del caudal vertido: Vertederos libres, sin control. Vertederos controlados por compuertas. Desde el punto de vista de la pared donde se produce el vertimiento: Vertedero de pared delgada Vertedero de pared gruesa Vertedero con perfil hidrulico.Las estructuras de medicin de caudales en cursos con flujo a superficie libre, en general se clasifican segn su forma en los siguientes tipos: a) Vertederos de cresta ancha b) Vertederos de cresta corta c) Vertederos de pared delgada d) Medidores a rgimen crtico.Vertederos de pared delgada El caudal en un canal abierto puede ser medido mediante un vertedor, que es una obstruccin hecha en el canal para que l liquido retroceda un poco atrs y fluya sobre o a travs de ella. Si se mide la altura de la superficie liquida de la corriente arriba es posible determinar el caudal. Los vertederos, construidos con una hoja de metal u otro material, que permitan que el chorro o manto salgan libremente reciben el nombre de vertederos de pared delgada. Debe haber una posa de amortiguacin o un canal acceso aguas arriba para calmar cualquier turbulencia y lograr que el agua se acerque al vertedero lenta y suavemente. Para tener mediciones precisas el ancho del canal de acceso debe equivaler a ocho veces el ancho del vertedero y debe extenderse aguas arriba 15 veces la profundidad de la corriente sobre el vertedero.