Este documento describe diferentes tipos de medidores de flujo, incluyendo medidores de cabeza variable como tubos de Venturi y placas de orificio, medidores de área variable como rotámetros y fluxómetros, y medidores de flujo masivo. Explica factores clave para seleccionar un medidor de flujo y proporciona detalles sobre el funcionamiento y aplicaciones de varios diseños populares.

1. Medidores de Flujo

2. Introducción
Siempre que se trabaja con un fluido , existe la necesidad de realizar un
conteo de la cantidad que se transporta, para lo cual utilizamos medidores
de flujo.
Algunos de ellos miden la velocidad de flujo de manera directa y otros
miden la velocidad promedio, y aplicando la Ecuación de continuidad y la
de energía se calcula la velocidad

3. FACTORES PARA LA ELECCIÓN DEL TIPO DE MEDIDOR
DE FLUIDO
 Intervalo de medición
 Exactitud requerida
 Pérdida de presión
 Tipo de fluido
 Tipo de medición
 Calibración
 Medio ambiente
 Lugar de ubicación

4. TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO
 MEDIDORES DE CABEZA VARIABLE
*Tubo de Venturi
*Placa de Orificio
 MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE
*Rotámetro
*Fluxómetro de turbina
*Fluxómetro de vórtice
*Fluxómetro electromagnético
*Fluxómetro de Ultrasonido
*Fluxómetro de velocidad
-Tubo de Pitot
-Anemómetro de Copas
-Anemómetro de Alambre Caliente
 MEDIDORES DE FLUJO MASICO:
1. El medidor de masa inferencial que mide por lo común el flujo volumétrico del fluido y su densidad por separado.
2. Medidor de masa “verdadero”, que registra directamente el flujo en unidad de masa.
Algunos medidores de flujo másico son:
a) El medidor de efecto Magnus.
b) El medidor de momento transversal para flujo axial
c) El medidor de gasto de masa de momento transversal para flujo radial.
d) El medidor de gasto de masa de momento transversal.
e) El medidor térmico de gasto de masa giroscópico.

5. 1. MEDIDORES DE CABEZA VARIABLE
1.1 TUBO DE VÉNTURI
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.

6. Cuando una placa se coloca en forma concéntrica dentro de una
tubería, esta 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.
1.2 Placas de orificio:

7. 1. La concéntrica: sirve para líquidos
2. La excéntrica: para los gases
3. La segmentada cuando los fluidos contienen un alto
porcentaje de gases disueltos.
Algunos tipos de placas de orificio

8. Es una contracción gradual de la corriente de flujo seguida de
una sección cilíndrica recta y corta.
BOQUILLA O TOBERA DE FLUJO

9. 2. Medidores de área variable
 Los medidores de área variable pertenecen al grupo de los
llamados medidores diferenciales de presión.
 Esta clase de medidores presenta una reducción de la sección
de paso del fluido, dando lugar a que el fluido aumente su
velocidad, lo que origina un aumento de su energía cinética y,
por consiguiente, su presión tiende a disminuir en una
proporción equivalente, de acuerdo con el principio de la
conservación de la energía, creando una diferencia de presión
estática entre las secciones aguas arriba y aguas abajo del
medidor.

10. ESPECIFICACIONES
El Rotámetro: tiene un flotador
(indicador) que se mueve libremente
dentro de un tubo vertical
ligeramente cónico, con el extremo
angosto hacia abajo. El fluido entra
por la parte inferior del tubo y hace
que el flotador suba hasta que el
área anular entre él y la pared del
tubo sea tal, que la caída de presión
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 posición del flotador
indica el gasto o caudal.

11. Tipos de flotadores:
 Cilíndrico con borde plano:
caudales mayores y mayor
gama de fluidos.
 Cilíndrico con borde
saliente de cara inclinada a
favor del flujo, disminuyendo
su afectación por la viscosidad
del medio.
 Cilíndrico con borde
saliente en contra del flujo:
comparable a una placa de
orificio y con el menor efecto
de la viscosidad.
Material Densidad (g/ml)
Aluminio 2.72
Bronce 8.78
Durimet 8.02
Monel 8.84
Níquel 8.91
Goma 1.20
Acero inoxidable 303 7.92
Acero inoxidable 316 8.04
Hastelloy B 9.24
Hastelloy C 8.94
Plomo 11.38
Tantalio 16.60
Teflón 2.20
Titanio 4.50
TIPOS Y MATERIALES DE LOS FLOTADORES

12.  FLUXOMETRO DE 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 de 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.
OTROS MEDIDORES DE AREA VARIABLE

13.  FLUXOMETRO DE 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.
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.

14. FLUXOMETRO 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.

15. FLUXOMETRO DE ULTRASONIDO
Consta de unas Sondas, que trabajan por pares, como emisor y receptor.
Los hay dos tipos:
a) DOPPLER: Miden los cambios de frecuencia causados por el flujo del líquido.
Se colocan dos sensores cada uno a un lado del flujo a medir y se envía una
señal de frecuencia conocida a través del líquido.
b) TRÁNSITO: Tienen transductores colocados a ambos lados del flujo.
Las ondas de sonido viajan entre los dispositivos con una inclinación de 45º respecto
a la dirección de flujo del líquido.

16. SONDAS DE VELOCIDAD
 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.

17. ANEMOMETROS DE COPA
‘Es el instrumento clásico usado para medir el viento. Los valores de medida
empiezan con 0,1 m/s y 1 m/s, dependiendo del diseño’. Tiene un eje
vertical y tres copas o cazoletas que capturan el viento. El n° de
revoluciones por segundo son registradas electrónicamente.
Normalmente está provisto de una veleta para detectar la dirección del
viento.

18. mide la velocidad del fluido detectando los cambios en la transferencia de
calor mediante un pequeño sensor calentando eléctricamente (un hilo o
una película delgada) expuesto al fluido bajo estudio. El sensor calentado
es mantenido a una temperatura constante usando un circuito de control
electrónico. La magnitud del aumento de voltaje necesario para mantener
la temperatura constante está directamente relacionada con la
transferencia de calor y, por tanto, con la velocidad del fluido. Es ideal para
la medida de velocidades en fluidos puros (gases, y líquidos) de
temperatura uniforme.
ANEMOMETRO DE ALAMBRE CALIENTE

19. 3. MEDIDORES DE FLUJO MASICO
Es una necesidad el tener un control del nivel de masa o
cantidad de masa del fluido con el que estamos trabajando.
Los medidores de masa son usados para líquidos de
densidad variable, líquidos multifase o gases que requieren
una directa medición del nivel de masa.
En la actualidad sus aplicaciones han llegado a muchos
procesos como lo son, la producción del gas natural,
refinerías, químicas manufactureras, laboratorios científicos

20. PRINCIPIOS GENERALES
Existen dos clases principales de medidores de masa:
1. El medidor de masa inferencial que mide por lo común el flujo
volumétrico del fluido y su densidad por separado.
2. Medidor de masa “verdadero”, que registra directamente el flujo
en unidad de masa.
Algunos medidores de flujo masico son:
a) El medidor de efecto Magnus.
b) El medidor de momento transversal para flujo axial
c) El medidor de gasto de masa de momento transversal
para flujo radial.
d) El medidor de gasto de masa de momento transversal.
e) El medidor térmico de gasto de masa giroscópico.
El tipo b constituye la base de varios medidores de gasto de masa
comerciales, una de cuyas versiones se describirá someramente a
continuación

21. MEDIDOR DE GASTO DE MASA DE MOMENTO
TRASNVERSAL PARA FLUJO AXIAL
También conocido como medidor de gasto de masa de momento
angular.
Una de las aplicaciones de este principio comprende el uso del
flujo axial que pasa por un propulsor activado y una turbina
puestos en serie. El propulsor le imparte una cantidad de
movimiento o momento angular al fluido que, a su vez, genera un
par de fuerza que se comunica a la turbina a la que le impide girar
por medio de un resorte. El par, que se puede medir es
proporcional a la velocidad de rotación del propulsor y al gasto.

22. MEDIDORES DE GASTO DE MASA INFERENCIAL
1. Medidores de carga con compensación de densidad.
Los medidores de carga, como orificios, tubos Venturi o
boquillas se utilizan con uno de los diversos densitómetros
disponibles (por ejemplo basándose en una fuerza ascensional en un
flotador, acoplamiento hidráulico, salida de voltaje de un cristal piezoeléctrico
o absorción por radiación). La señal proveniente del medidor de
carga, es proporcional a ρV² (donde: ρ = densidad del fluido y
V=velocidad del fluido), se multiplica por ρ según la lectura del
densitómetro. La raíz cuadrada del producto es proporcional al
gasto de masa.

23. 2. Medidores de carga con compensación de velocidad.
La señal proveniente del medidor de carga, que es
proporcional a ρV², se divide entre la señal de un
velocímetro para obtener una señal proporcional al
gasto de masa.
3. Medidores de velocidad con compensación de
densidad.
La señal generada por el velocímetro (por ejemplo,
medidor de turbina electromagnético o de velocidad sonica)
se multiplica por la señal obtenida en el densitómetro
para dar una señal proporcional al gasto de masa.

24. APARATOS PARA MEDICIONES DE CAUDAL
MÁSICO
 Medidores térmicos
Un método de determinación del flujo
de masa es por el efecto de
transferencia de calor. Se pone en
contacto con el fluido una resistencia
de platino con una corriente
controlada. Esta resistencia sube su
temperatura en condiciones sin flujo.
Cuando el flujo se inicia, existe una
disminución de temperatura en el
sensor por el intercambio de calor con
el fluido. La corriente eléctrica varía
por la propia variación de la resistencia
con la temperatura y esta variación es
proporcional a la nueva temperatura
del sensor.

25.  Con la configuración del equipo indicado, poniendo a
los tubos en oscilación a una frecuencia fija uno contra
otro; el movimiento entre los tubos en U será estable.
Con el ingreso del fluido al sistema, este circulará en el
primer brazo de la U alejándose del eje de rotación,
mientras que en el segundo brazo de la U estará
acercándose al eje de rotación. Esto generará una
fuerza de Coriolis que distorsionará la oscilación fija en
vacío. Esta distorsión será entonces una función de la
masa y de la velocidad de flujo. La velocidad angular
está fijada por la frecuencia de excitación.
Caudalímetro de Coriolis

26. VENTAJAS DEL CAUDALÍMETRO
• Bajo nivel de incertidumbre en la medición de masa
• La medición es altamente independiente de la
temperatura, densidad o presión del fluido, sólo
depende de la masa
• Principalmente aplicable para líquidos, en un amplio
rango, independientemente de la viscosidad
• Baja caída de presión en el flujo.
• Capaz de medir caudal másico en ambas
direcciones.
• Costo bastante alto
• Es importante la limpieza de los tubos oscilantes en
forma periódica.
• Es mayor en tamaño que otros caudalímetros

27. COMPARATIVA DE LOS DISTINTOS SENSORES DE FLUJO
Sensor de flujo Líquidos recomendados
Pérdida de
presión
Exactitud típica
en %
Medidas y
diámetros
Efecto
viscoso
Coste Relativo
Orificio
Líquidos sucios y limpios;
algunos líquidos viscosos
Medio
±2 a ±4 of full
scale
10 a 30 Alto Bajo
Tubo Venturi
Líquidos viscosos, sucios y
limpios
Bajo ±1 5 a 20 Alto Medio
Tubo Pitot Líquidos limpios Muy bajo ±3 a ±5 20 a 30 Bajo Bajo
Turbina Líquidos limpios y viscosos Alto ±0.25 5 a 10 Alto Alto
Electromagnet.
Líquidos sucios y limpios;
líquidos viscosos y
conductores
No ±0.5 5 No Alto
Ultrasonic. (Doppler)
Líquidos sucios y líquidos
viscosos
No ±5 5 a 30 No Alto
Ultrasonic. (Time-of-
travel)
Líquidos limpios y líquidos
viscosos
No ±1 a ±5 5 a 30 No Alto
APLICACIONES DE ALGUNOS MEDIDORES DE FLUJO

28. CONCLUSIONES
 Tener en cuenta que los Medidores de Flujos son dispositivos, que
pueden ser utilizado en muchas aplicaciones tecnológicas,
requieren de un buen uso y mantenimiento
 Los medidores de flujo nos ayudan a controlar y mantener
especificaciones de operación en un proceso.