El documento describe diferentes métodos para medir el caudal o flujo de fluidos. Explica que el flujo volumétrico se define como el volumen de fluido que pasa a través de un área en una unidad de tiempo, mientras que el flujo másico se define como la masa de fluido que pasa a través de un área en una unidad de tiempo. Luego describe diferentes tipos de medidores de caudal como medidores de presión diferencial como placa orificio, tubo Venturi y tubo Pitot, así como medidores de velocidad como medidores

1. Medición de Caudal o Flujo

2. FLUJO : es la cantidad de fluido qua pasa a través de un
medio por unidad de tiempo.
Flujo volumétrico es definido como el volumen de fluido
que pasa por una tubería de sección “A” en una unidad de
tiempo.
Qv = V x A
Qv = Flujo volumétrico
V = Velocidad del fluido
A = Área de la sección de flujo
Flujo másico es definido como la masa de fluido que pasa
por una tuberia de sección “A” en una unidad de tiempo.
QM= r x V x A
QM = Flujo másico
r = Densidad del fluido
V = Velocidad del fluido
A = Área de la sección de flujo
Fundamentos sobre flujo

3. FLUJO
LAMINAR
UNIFORME
Re < 2000
FLUJO
TRANSITORIO
2000 < Re < 4000
FLUJO
TURBULENTO
Re > 4000
FLUIDO
PARED DE TUBERIA
A1 A2
V1 V2
r1 r2
ECUACION DE CONTINUIDAD
QV = V1 A1 = V2 A2
FLUJO VOLUMETRICO
QM = r1 V1 A1 = r2 V2 A2
FLUJO MASICO
NUMERO DE REYNOLDS
V D r
m
Re =
Re = Número de Reynolds
V = Velocidad media del fluido
D = diámetro de la tubería
r = Densidad del fluido
m = Viscosidad cinemática
Distribución
de Velocidad
Vmedia Vmedia
Número de Reynolds: Es un numero adimensional que caracteriza el movimiento de los fluidos

4. Unidades de medida de flujo
SCFH (Standard Cubic Feet per Hour): pie3/hora
SCFM (Standard Cubic Feet per Minute): : pie3/minuto

5. Medidores de caudal
Medidores de presión diferencial
• Placa orificio
• Tubo Venturi
• Tubo Pitot
Medidores de velocidad
• Medidor de turbina
• Medidor electromagnético
• Medidor Vortex
• Rotámetro
• Medidor de ultrasonidos
Medidores másicos
• Medidor másico térmico
• Medidor de Coriolis
Medidores volumétricos
• Medidor de desplazamiento positivo

6. Medidores de tipo placa-orificio
La relación entre el caudal y la
caída de presión es no lineal
El caudal es directamente
proporcional a la raíz cuadrada de
la diferencia de presión

7. Placa orificio
• La placa orificio origina que la velocidad aumente y por lo tanto la presión
disminuye.
• La función de los elementos primarios es generar la presión diferencial.
• Mientras que la de los elementos secundarios es medir y registrar esta
presión diferencial.
CONDICIONES DE OPERACIÓN
Es necesario que en las instalaciones que se van a usar se verifique lo siguiente:
1.- Que la tubería sea circular.
2.- Que la tubería sea horizontal.
3.- Que el agua circule a tubo lleno.
4.- Que el diámetro antes y después de la placa sea el mismo.
5.- Que el interior de la tubería se encuentre limpio y libre de incrustaciones, al
menos 10 diámetros aguas arriba de la placa y 4 diámetros después de la
misma.

8. Placa de orificio: Tipos
Aplicaciones:
- Fluidos limpios
- Líquido con gases
- Gas o vapor con líquido

9. Medición de flujo con placa orificio
Placa Orificio

10. • Tiene la forma de dos embudos unidos por sus aberturas más pequeñas y se
utiliza para tuberías grandes; a medida que el fluido pasa a través de la
garganta, la velocidad aumenta causando una presión diferencial entre la
entrada y la salida.
• Este dispositivo es más preciso que la placa-orificio, pero es
considerablemente más costoso y más difícil de instalar.
• Puede ser utilizado incluso en fluidos con alto contenido de sólidos. Las
tomas de presión utilizados para el tubo Venturi, están situadas en los puntos
de máximo y mínimo diámetro de tubería.
Medidores de tipo Tubo de Venturi

11. • Es una contracción gradual de la corriente de flujo seguida de una sección
cilíndrica recta y corta. Debido a la contracción pareja y gradual, existe una
pérdida muy pequeña.
• Este tipo de medidor es útil para fluidos con muchas partículas en suspensión
o sedimentos, su forma hidrodinámica evita que sedimentos transportados por
el fluido queden adheridos a la tobera
• La instalación de este medidor requiere que la tubería donde se vaya a medir
caudal, este en línea recta sin importar la orientación que esta tenga
Medidores de tipo Tobera de Flujo

12. • Consiste en un tubo con un orificio pequeño en el punto de medición
(impacto).
• Cuando el fluido ingresa al tubo, su velocidad es cero y su presión es
máxima.
• La otra presión para obtener la medida diferencial, se toma de un punto
cercano a la pared de la tubería.
• No necesariamente el fluido debe estar encerrado en una tubería. Podría
por ejemplo, ser usado para medir el flujo del agua de un río o flujo de aire al
ser suspendido desde un avión.
Medidores de tipo Tubo de Pitot

13. VENTURI
• El más caro
• Mínima pérdida de presión
• Mejor exactitud
• Uso para grandes diámetros
TOMAS DE
PRESION
D
ENTRADA
CILINDRICA
ENTRADA
CONVERGENTE
GARGANTA
SALIDA
DIVERGENTE
d
FLUJO
Qv = Cq A P
FORMULA DE FLUJO
QV = Flujo Volumétrico
Cq = Coeficiente de medidor
A = Area de entrada f(D)
P = Caida de presión producida
por el instrumento
PLACA ORIFICIO
• La más simple
• Mínimo costo
• La más alta pérdida de presión
d
D
PLACA
ORIFICIO
TOMAS DE
PRESION
EN BRIDA
D D/2
TOMAS DE
PRESION
FLUJO
Resumen medidores de presión diferencial:

14. TUBO DE PITOT
• Fabricación simple y fácil instalación
• Más aplicados en gases y líquidos limpios
• El perfil de velocidad afecta su exactitud
• Tendencia a taponamiento de las tomas
h ~ v²
Presión
Total
Presión
Estática
Flujo
TOBERA
• Usado para flujo turbulento
(Re > 50,000)
• Para gases a alta velocidad
• Pérdidas de presión media
d
D
D D/2
TOBERA
FLUJO
Resumen medidores de presión diferencial:

15. Medidores de tipo Turbina
• El fluido entra en el medidor y hace girar un rotor a una velocidad que es
proporcional a la del fluido, y por tanto al caudal instantáneo.
• La velocidad de giro del rotor se mide por conexión mecánica (un sensor registra
el número de vueltas) o por pulsos electrónicos generados por cada giro.
•Son los más precisos (Precisión 0.15 - 1 %).
•Son aplicables a gases y líquidos limpios de baja viscosidad.
•Problemas: Pérdida de carga y partes móviles

17. Medidores Electro-magnéticos
• Utilizan la ley de inducción de Faraday, que establece que cuando una corriente
pasa por un conductor y existe un campo magnético en dirección transversal al
mismo, se crea un potencial eléctrico proporcional a la corriente.
• En la aplicación para medir caudal, se coloca un tubo aislado eléctricamente
con un par de electrodos montados a ambos lados del tubo y rasantes con el
fluido.
•Unas bobinas eléctricas se colocan alrededor del tubo de modo tal de generar
un campo magnético en un plano perpendicular al eje del cuerpo. A medida que
varía el flujo a través del cuerpo, se obtiene un voltaje proporcional a la velocidad
promedio del fluido; esta señal es luego tratada en el transmisor para ser enviada
convenientemente al instrumento receptor dentro del lazo.
E = Voltaje inducido
B = Magnitud de campo magnético (constante)
D = diámetro del conductor (distancia entre electrodos)
V = Velocidad media del fluido

18. Ventajas
• No posee partes móviles en contacto con el agua
• Una pequeña longitud de tramo recto aguas arriba, normalmente un mínimo
de 5 diámetros, es solicitado por el fabricante.
• Pérdida de carga ínfima.
• La señal de salida es lineal con el caudal, por lo que se simplifican los
circuitos que generan las señales, en comparación con los de presión
diferencial.
• Aplicaciones en agua limpia y en aguas residuales.
• Puede tener diferentes tipos de recubrimiento en su interior, para resistir
diferentes tipos de abrasión o corrosión. Adecuado a diferentes tipos de
industrias
• Apropiado para grandes diámetros y también para diámetros pequeños.
• Salidas de datos en diferentes formatos (analógico, pulsos o digital), y fácil
transmisión y procesamiento de sus señales por medios electrónicos.

19. • Utiliza un fenómeno natural que ocurre cuando un líquido fluye alrededor de un
cuerpo colocado a la entrada de la tubería propia del medidor.
• Se generan así vórtices o remolinos siguiendo la dirección al flujo.
• La frecuencia de los mismos es directamente proporcional a la velocidad del
fluido.
• Un sensor detecta la presencia de estos vórtices y genera impulsos eléctricos
los cuales son posteriormente acondicionados por un transmisor cuya salida es
proporcional al flujo.
• Una de sus ventajas es que no posee partes móviles. Sin embargo, pueden ser
sensibles al ruido en la línea y requieren flujos lo suficientemente altos para
generar los vórtices.
• Estos dispositivos son ideales para medir con precisión flujo de gases, líquidos
o vapor, no siendo adecuados para pulpas o fluidos muy viscosos.
Medidores de tipo Vortex

20. Características en la medición
• Características:
 Alta rangeabilidad;
 Baja pérdida de presión;
 Alta exactidud;
 Electrónica sofisticada;
 (procesamiento digital de señales) = estabilidad del señal de salida,
eliminando ruídos de flujo.
 Opción multivariable, por medio de un sensor de temperatura incorporado
corrigiendo la temperatura y calculando el flujo másico del fluido.
• Propiedades del Fluido:
 Líquidos con baja viscosidad (hasta 3 cP) y sin sólidos en suspensión.
 Gases y principalmente vapor saturado y sobrecalentado.
 Evitar fluidos multifásicos y adherentes.

21. Flujo
ROTAMETRO
• Medidor de Área variable
• Funciona solo en posición
vertical
• Lectura directa del flujo
• Usado para líquidos limpios
o sucios
Flotador
Tubo
sellado
Escala de
lectura
directa
• Aquí lo que permanece constante es la presión diferencial, gracias a la
suficiente variación del área. Uno de estos es el rotámetro el cual consta de un
tubo cónico vertical que encierra un flotador; éste, dependiendo del caudal, toma
una posición en el tubo que aumenta o disminuye el tamaño del área y así
mantiene la presión constante.
•Una escala graduada dentro del tubo, estará calibrada en unidades de flujo y
así tener una lectura directa de la misma.
•Los rotámetros se pueden fabricar con tubos de vidrio, metal y plástico. Estos
dos últimos se utilizan cuando el fluido es muy corrosivo o muy oscuro para
permitir la colocación de una escala interna.
Rotametros

22. Rotametros

23. Medición por Ultrasonido
Flujo
Dos principios : Efecto Doppler, tiempo de recorrido.
• Efecto Doppler : El emisor envia una onda de frecuencia constante. Sólidos y
burbujas en el líquido causan un reflejo hacia el receptor. debido a que las
partículas llevan la misma velocidad del líquido, la onda reflejada sufre un desfasaje
que es proporcional a dicha velocidad.
• Tiempo de Recorrido : El emisor envia una onda que viaja a través del fluido. La
velocidad del sonido desde aguas arriba del transductor hacia aguas abajo repre-
senta la velocidad del sondo en el fluido más el efecto de la velocidad del mismo
fluido. La diferencia de tiempo en el recorrido de la onda es proporcional a la
velocidad del fluido.
Es necesario que el líquido esté limpio de gas o sólidos.
• Usado solo para líquidos
• Costo elevado Emisor
Receptor
Ondas
Reflejadas
Partículas
en suspensión
MEDICION POR EFECTO DOPPLER

24. • En este caso se dispone de uno o mas pares de transmisores-receptores de
ultrasonido, colocados diametralmente opuestos, formando un ángulo (α) con el
eje de la tubería.
•El principio de medición se basa en medir la diferencia en el tiempo que tarda
en viajar una onda de ultrasonido aguas abajo, con respecto al tiempo que le
toma en viajar aguas arriba.
•En los medidores de haz múltiple, se mide la velocidad del fluido en diversos
planos y se obtiene un promedio.
•Este medidor opera con gases y líquidos, pero presenta mejor desempeño en
gases.
Medidores por ultrasonido
Medidor de ultrasonido por tiempo de
transito
V = - [(D/senα.cosα)(tab-tba)] / (2tab.tba)

26. La continua necesidad de lograr mediciones más precisas en procesos relacionados
a masas (reacciones químicas, transferencia de calor, etc.) han resultado en el
desarrollo de los denominados flujómetros de masa. Si bien es cierto que existen
varios diseños, el más comúnmente usado es el medidor tipo Coriolis. Aquí el fluido
fluyendo a través de un tubo vibrante (generalmente en forma de “U”), causa una
deflexión en el tubo proporcional al flujo de masa. Pueden ser usados para medir
flujo de masa de líquidos, pulpas, gases y vapores.
Estos medidores tienen gran exactitud. Sin embargo, la delgada pared del tubo
requiere una cuidadosa selección del material para minimizar los efectos de la
corrosión o de la erosión. También es posible medir con éste método, densidad y
concentración de fluidos.
Flujo Másico

27.  T
Izquierda
Derecha
Izquierda
Derecha
MEDIDOR TIPO CORIOLIS
• Para medición de flujo másico y densidad
• No necesita compensación de P y T.
• Usado para fluidos con fluctuación de viscosidad
• El tubo sensor es vibrado a su frecuencia natural por un dispositivo magnético
ubicado en el centro de la parte doblada.
• El fluido se mueve dentro del tubo sensor y es forzado a tomar el momento
vertical del tubo vibratorio. Cuando el tubo se mueve hacia adelante durante la
mitad de su ciclo de vibración, el fluido es forzado a moverse igual y cuando el
tubo cambia su movimiento hacia abajo , el fluido ejerce una fuerza contraria de
resistencia al cambio de movimiento vertical. Esta fuerza origina la torsión del
tubo y es directamente proporcional al flujo de masa del fluido que pasa por el
tubo.
• La velocidad de vibración es afectada por la cantidad de masa, produciendo un
desfasaje en la onda. Esta diferencia de tiempo es directamente proporcional al
flujo de masa.
 ~ Fc ~ m
•Fc = Fuerza de Coriolis
• = Diferencia de Ángulos de Fase

28. 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

29. Los medidores de desplazamiento positivo miden la cantidad de fluido que
circula por un conducto, dividiendo el flujo en volúmenes separados y sumando
los volúmenes que pasan a través del medidor.
En cada medidor, se pueden destacar tres componentes comunes:
• Cámara, que se encuentra llena de fluido,
• Desplazador, que bajo la acción del fluido circulando, transfiere el fluido desde
el final de una cámara a la siguiente, y
• Mecanismo (indicador o registrador), conectado al desplazador, que cuenta el
número de veces que el desplazador se mueve de una parte a otra en la cámara
de trabajo.
Medidor de Desplazamiento Positivo

30. HOME
9
8
ENTER
BACK
SPACE
8
7
6
8
5
4
3
8
2
1
8
0
.
SELECT
CANCEL
LOWER
RAISE
Panel View
A-B
QUALITY
ALLEN - BRADLEY
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8
F10 F11 F12 F13 F14 F15
F9 F16
F17
F18
F19
F20
F21
34.56 PSIG
FI
XXYYY
PANEL DE CONTROL , DCS
PANTALLA DE COMPUTADOR
FIT
XXYYY
FT
XXYYY
TRANSMISOR
SEÑAL
4-20 mA
SEÑAL
4-20 mA
TRANSMISOR INDICADOR
DE CAMPO
FE
XXYYY
ELEMENTO PRIMARIO
MEDIDOR DE CORIOLIS
FI
XXYYY
FQI
XXYYY
TOTALIZADOR E INDICADOR
DE PANEL
APLICACIONES

31. 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