2. TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO VOLUMETRICO
• MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL
*Placa de Orificio, Tobera o Boquilla de Flujo, Tubo de
Venturi, Tubo de Pitot, Tubo Anubbar
• MEDIDOR DE ÁREA VARIABLE
*Rotámetro
• MEDIDORES DE VELOCIDAD
*Turbina, Transductores ultrasónicos
• MEDIDOR DE FUERZA
* Medidor de Placa
• MEDIDOR DE TENSIÓN INDUCIDA
*Medidor magnético de caudal
• MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
*Disco y Pistón oscilante, Pistón alternativo, rotativos, etc.
• MEDIDORES DE TORBELLINO Y VÓRTEX
• MEDIDOR OSCILANTE
3. PLACAS DE ORIFICIO
Consiste en una placa perforada, instalada en una tubería.
Cuando una placa de orificio se coloca en forma concéntrica
dentro de una tubería, ésta provoca que el flujo se contraiga
de repente conforme se aproxima al orificio y después se
expande de repente al diámetro total de la tubería.
La corriente que fluye a través del orificio forma una vena
contracta y la rápida velocidad del flujo resulta en una
disminución de presión hacia abajo desde el orificio.
ECUACIÓN DE UNA PLACA DE ORIFICIO
4. TIPOS DE PLACAS DE ORIFICIO
Desventajas:
El coeficiente de descarga puede cambiar con el tiempo debido al
desgaste y la acumulación de suciedad.
Se puede obstruir y reducir el diámetro del orificio. Para evitar esto se
utilizan orificios excéntricos y segmentales
Ventajas:
Es económica.
El 50% de los medidores de caudal utilizados en la industria son P.O.
1. La concéntrica: sirve para líquidos
2. La excéntrica: para los gases
3. La segmentada cuando los fluidos contienen un pequeño
porcentaje de sólidos y gases disueltos.
5. Las desventajas del sistema de orificio:
* Pérdida de carga (caída de presión) apreciable debido al
efecto de turbulencia que se puede generar antes de la placa
* Los valores de Cd llegan a máximo 0,6
* Para mejorar esta situación se desarrollan perfiles más
lineales, que minimicen estos efectos.
* Así se formaron las toberas y los venturímetros,
permitiendo valores de Cd hasta 0,97.
6. BOQUILLA O TOBERA DE FLUJO
Es una contracción gradual de la corriente de flujo seguida de
una sección cilíndrica recta y corta.
7. La tobera permite caudales 60% superiores a los de placa-
orificio en las mismas condiciones de servicio.
Su pérdida de carga es de 30 a 80% de la presión
diferencial.
Puede emplearse para fluidos que arrastren sólidos en
pequeña cantidad.
La precisión es del orden de +/-0.95 a +/-1.5%.
8. Es una tubería corta recta, o garganta, entre dos tramos
cónicos. La presión varía en la proximidad de la sección
estrecha; así, al colocar un manómetro o instrumento
registrador en la garganta se puede medir la caída de
presión y calcular el caudal instantáneo.
Permite la medición de caudales 60% superiores a los de la
placa orificio en las mismas condiciones de servicio y con
una pérdida de carga de solo 10 a 20% de la presión
diferencial.
TUBO DE VENTURI
9. Posee una gran precisión y permite el paso de fluidos con
un porcentaje relativamente grande de sólidos, si bien los
sólidos abrasivos influyen en su forma afectando la
exactitud de la medida.
El coste del tubo de Venturi es elevado, su precisión es
del orden de +/-0.75%.
11. TUBO PITOT.
Tubo hueco colocado de tal forma que los extremos abiertos
apuntan directamente a la corriente del fluido. La presión en
la punta provoca que se soporte una columna del fluido.
El fluido dentro de la punta es estacionario o estancado
llamado punto de estancamiento.
/)1(2
/)(2
2
11
yysgv
ppgv s
12. EL TUBO ANNUBAR
Es una variante del tubo de Pitot que dispone de varias
tomas, a lo largo de la sección transversal, con lo que se
mide la presión total en varios puntos, obteniendo la media
de estos valores y evitando el error que produce el tubo de
Pitot.
13. La aplicación del teorema de Bernoulli y del principio de
conservación del caudal, puede hacerse igualmente de
manera recíproca a la vista anteriormente.
Es decir, se puede hacer variable la sección del paso del
fluido y mantener constante la diferencia de presión entre
ambos lados de una obturación.
ROTÁMETRO (AREA VARIABLE)
14. El tubo utilizado tiene una conicidad uniforme y un
obturador ranurado, dispuesto en el interior, que es
arrastrado por el fluido al que se opone con su peso. El
fluido circula de abajo para arriba.
15. Por la ley de conservación de la energía se determina que la
fuerza que recibe un cuerpo de sección A sumergido en un
fluido en movimiento con velocidad v es:
Donde: Cw es el coeficiente de resistencia al flujo ofrecido
por el cuerpo sumergido y que es función de las
características de su superficie (aspereza), del número de
Reynolds (por su geometría y características del fluido), y del
nivel de turbulencia del flujo.
16. En el paso de un flujo laminar a uno turbulento, la
resistencia que ofrece el cuerpo crece abruptamente,
pasando su proporcionalidad de v a v2.
Esta condición establece el límite de linealidad del
rotámetro, por lo que en su selección debe quedar
claramente definido el rango de trabajo posible.
El cuerpo flotante generalmente tiene perforaciones para
generar la rotación del cuerpo, para que le otorgue mayor
estabilidad (efecto giroscópico) y no se desestabilice
variando el área de paso hacia un lado del flujo.
21. APLICACIONES
Medición de caudal de gases principalmente (también hay
para fluidos simples como agua y alcohol), con indicación
local
Configuración como FLOWSWITCH o FLUJOSTATO, por
medio de detectores ya sea inductivos o capacitivos,
sensando una posición determinada del flotador.
Por medio de una prolongación del flotador se puede
conectar a un transductor potenciométrico o a un LVDT para
sensar la posición y el movimiento del flotador, de modo que
se tiene una salida eléctrica en función del caudal.
23. TURBINA
El fluido provoca que el rotor de la turbina gire a una velocidad
que depende de la velocidad del flujo. Conforme cada una de
las aspas del rotor pasa a través de una bobina magnética, se
genera un pulso de voltaje que puede alimentarse de un
medidor de frecuencia, un contador electrónico u otro dispositivo
similar cuyas lecturas puedan convertirse en velocidad de flujo.
Velocidades de flujo desde 0.02 L/min hasta algunos miles de
L/min se pueden medir con fluxómetros de turbina de varios
tamaños.
27. Los caudalímetros por ultrasonido están basados en la
propagación de ondas de sonido en un fluido. Existen dos
principios básicos para esta medición:
-Tiempo de Tránsito
- Efecto Doppler.
1.- En fluidos limpios (Tiempo de tránsito): Se emiten pulsos
ultrasónicos alternativamente en el sentido de flujo y en
contra del sentido de flujo. Los pulsos se reciben en un
receptor y se mide la diferencia del tiempo de tránsito de la
onda en uno y otro sentido.
28. A) Posición del transmisor-receptor.
B) Formas de onda en el circuito.
29. El tiempo de tránsito del sonido entre dos transductores
A y B pueden ser relacionados con la velocidad
promedio del fluido Vc.
Donde C es la velocidad del sonido en el fluido, los
signos +/- se refieren a las direcciones aguas abajo o
hacia arriba respectivamente, la variación del tiempo
transcurrido se relaciona con la velocidad promedio
como sigue:
30. 2.- En fluidos con sólidos (Efecto Doppler) El instrumento
de efecto Doppler tiene un generador de ultrasonido que
emite ondas. Si en el seno del líquido existen partículas o
burbujas de gas, estas ondas chocan con ellas
provocándose una reflexión de las ondas, un eco.
Cuando esto ocurre el eco devuelto tiene una frecuencia
igual si el líquido está quieto o distinta que la enviada si
está en movimiento. Esta nueva frecuencia depende de
la velocidad de la partícula productora del eco, por lo que
midiendo el corrimiento de frecuencia se puede
determinar la velocidad del fluido y por lo tanto el caudal
instantáneo.
33. MEDIDOR DE FLUJO ELECTROMAGNÉTICO
• Basado en la Ley de Faraday. Formado por un tubo,
revestido interiormente con material aislante. Sobre dos
puntos diametralmente opuestos de la superficie interna
se colocan dos electrodos metálicos, entre los cuales se
genera la señal eléctrica de medida. En la parte externa
se colocan los dispositivos para generar el campo
magnético, y todo se recubre de una protección externa,
con diversos grados de seguridad.
34. Los caudalímetros electromagnéticos están basados
en la Ley de Faraday, de la cual se deduce que en un
conductor en movimiento en un campo magnético
constante se inducirá un voltaje. Este voltaje será
proporcional a la velocidad de movimiento del
conductor y a su longitud. Este fenómeno se reproduce
en un caudalímetro electromagnético, que consta de
bobinas que crean el campo magnético, un conductor
que lo atraviesa (el fluido en movimiento) sobre el cual
se induce la diferencia de potencial.
35. La diferencia de potencial que se induce será proporcional
a la velocidad del fluido, con lo que el caudal se determina
sencillamente multiplicando esta velocidad por la sección
de la tubería. Estos caudalímetros requieren que el líquido
a medir tenga un mínimo de conductividad.
UM = B ⋅ v ⋅ d ⋅ k
La tensión se toma UM = Valor medido de la tensión
inducida en el fluido en dirección vertical al campo
magnético y al sentido del flujo.
por dos electrodos de punta.
B = Densidad del campo magnético que traspasa el fluido
en dirección vertical al sentido del flujo.
v = Velocidad de flujo del fluido
d = Diámetro interior del tubo de medida
k = Factor proporcional o constante del sensor
36.
37. Un caudalímetro electromagnético consiste, en general,
en un tubo de medida sin características magnéticas
conductoras, con una superficie interior eléctricamente no
conductora, bobinas de excitación conectadas en serie y
fijadas diametralmente en el tubo y, como mínimo, dos
electrodos, traspasados por la pared del tubo y en
contacto con el fluido de medida. Las bobinas inductoras,
traspasadas por la corriente, generan un campo
electromagnético pulsante con una densidad de campo B
vertical al eje del tubo.
38. Este campo magnético penetra el tubo de medida no
conductor y el fluido que fluye a través del tubo de
medida, el cual debe tener una conductividad eléctrica
mínima.
Según la ley de inducción de Faraday, en un fluido
electroconductor se genera una tensión UM, la que es
proporcional a la velocidad del flujo v del fluido, a la
densidad del campo magnético B y a la distancia entre
los electrodos d (diámetro interior del tubo).
La tensión de señal UM se toma por medio de los
electrodos que están en contacto con el fluido y se
conduce a través de la pared del tubo aislante.
39. CARACTERISTICAS GENERALES
1.- Las paredes del instrumento tienen un revestimiento
especial que evita el cortocircuito de la tensión inducida.
2.- El principal limitante es la conductividad del fluido y
esta debe ser mayor a 5 µS/cm, lo cual limita su uso a
líquidos con esta característica.
3.- Los líquidos deben ser homogéneos sin marcadas
diferencias entre líquidos o líquido-gas.
4.- Para la validez de la ecuación, la tubería debe estar
llena, cubriendo los electrodos.
5.- Medición de flujo de productos alimenticios líquidos.
6.- Medición de flujo de productos farmacéuticos líquidos.
7.- Este sensor se utiliza para medir flujo exclusivo para
líquidos.
41. • La frecuencia de los vórtices creados es directamente
proporcional a la velocidad del flujo y, por lo tanto, a la
frecuencia del flujo del volumen.
• Pueden utilizarse en una amplia variedad de fluidos
incluyendo líquidos sucios y limpios, así como gases y
vapor.
MEDIDOR DE FLUJO POR VORTICE
Una obstrucción chata colocada en la corriente del flujo provoca la
creación de vórtices a una frecuencia que es proporcional a la
velocidad del flujo. Un sensor en el fluxómetro detecta los vórtices y
genera una indicación en la lectura del dispositivo medidor.
