Metrologia Medidores de flujo

1. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE TULA- TEPEJI
Metrología Industrial
Tema Flujo
RODRIGO BASURTO RIOS

2. Medidores de flujo
Son instrumentos que se utilizan para
determinar la cantidad de flujo que pasa a
través de una tubería. Otros nombres con
los cuales suelen llamarse. Flujómetros o
medidores de caudal
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
*Fluxometro de turbina
*Fluxometro de vortice
*Fluxometro electromagnético
*Fluxometro de Ultrasonido
*Fluxometro 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 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.

5. Unidades de flujo
El flujo de fluidos pueden ser expresado de tres
formas:
 flujo volumétrico
 Flujo másico
 velocidad de flujo.
Flujo volumétrico (Q) : indica el volumen de un fluido en movimiento
que pasa por un punto en una unidad de tiempo.
Flujo másico (Qm): está expresado en unidades de masa por unidad
de tiempo.
La velocidad de un material se denomina velocidad de flujo (Qv).

6. Consideraciones
La función de algunos medidores depende por
las propiedades y las condiciones del fluido.
Una de las consideraciones básicas es si el
fluido es un liquido, un gas, también influyen la
viscosidad, la temperatura, la corrosión, la
conductividad eléctrica, la claridad óptica, las
propiedades de lubricación y la homogeneidad.

7. Calibración
Algunos fabricantes proporcionan una calibración
en forma de grafica real vs indicación de la lectura
otros están equipados para hacer la lectura en
forma directa calibradas en lás unidades de flujo
que se desean.

8. Normatividad aplicable para su
fabricación
Normalmente, el material empleado
para su fabricación es acero
inoxidable AISI-304 o AISl-316.

9. 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.

10. Placas de orificio:
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.

11. 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

12. 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.

13. 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.

14. 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 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.
TIPOS Y MATERIALES DE LOS FLOTADORES

15.  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

16.  FLUXOMETRO DE VORTICE
Una obstrucción chata colocada en la corriente del flujo provoca la
creación de vortices a una frecuencia que es proporcional a la
velocidad del flujo. Un sensor en el fluxometro detecta los vortices y
genera una indicación en la lectura del dispositivo medidor.
La frecuencia de los vortices 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.
 
 

/)1(2
/)(2
2
11
yysgv
ppgv s



20. 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.

21. ANEMOMETRO DE ALAMBRE CALIENTE
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.

22. 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

23. 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

24. 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

25. MEDIDORES DE GASTO DE MASA INFERENCIAL
1. Medidores de carga con compensación de
densidad.
Los medidores de carga, como orificios,
orificios, tubos venturi o boquillas se utilizan
utilizan con uno de los diversos
densitómetros disponibles (por ejemplo
basándose en una fuerza ascensional en un flotador,
flotador, acoplamiento hidráulico, salida de voltaje
voltaje de un cristal piezoeléctrico o absorción por
por radiación). La señal proveniente del
medidor de carga, es proporcional a ρV²

26. 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.

27. 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
de platino con una corriente
controlada. Esta resistencia sube su
temperatura en condiciones sin
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
variación es proporcional a la nueva

28.  Caudalímetro de Coriolis
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
del fluido al sistema, este circulará en el
brazo de la U alejándose del eje de rotación,
mientras que en el segundo brazo de la U
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.

30.  para fluidos con una
conductividad mínima de 5μ
s/cm. Este medidor puede medir
casi cualquier líquido,
 Convertidor con indicador de flujo
instantáneo y totalizador de
volumen.
 ofrecer una exactitud de ±0.5%.
Medidor de flujo
electromagnéticos

31. 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

32. Medidores de masa digitales
 Anemómetro de cucharas PCE-A420

33.  Anemómetro PCE-AM81

34.  Caudalímetro másico Coriolis Promass 83

35. 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

36. 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