Este documento describe diferentes métodos y factores para medir el flujo de líquidos y gases a través de tuberías. Explica que la medición del flujo se utiliza para la contabilidad y el control de procesos industriales. Describe los principales factores que afectan el flujo como la velocidad, fricción, viscosidad, densidad, presión y temperatura. También explica diferentes tipos de flujo como laminar y turbulento, y describe medidores de flujo comunes como los de área variable y rotámetros.

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada
UNEFA
Ing. GiovanniGhelfi Bachilleres:
Juan Tello I.
C.I: 19.196.680

2. Puerto Cabello, Junio de 2013
INTRODUCCIÓN
La medida del flujo puede ser lograda introduciendo un dispositivo en una línea
de la pipa que haga ocurrir una gota de presión temporal en ese punto. Este cambio
momentáneo en la línea presión llevaríaentonces una relación directa al caudal.
La medición de flujo se utiliza en la industria y en el comercio con dos propósitos
fundamentales: la contabilidad y el control de los procesos y operaciones, en especial
los de naturaleza continua. El flujo se define como la cantidad de líquido o gas que pasa
por unidad de tiempo en un área definida, por ejemplo una tubería. La cantidad de
fluido se puede medir en volumeno en masa.
Existen muchos métodos confiables para la medición de flujo, uno de los más
comunes es el que se basa en la medición de las caídas de presión causadas por la
inserción, en la línea de flujo, de algún mecanismo que reduce la sección; al pasar el
fluido a través de la reducción aumenta su velocidad y su energía cinética; las placas de
orificio
La placa de orificio es uno de los dispositivos de medición más antiguos, fue
diseñado para usarse en gases, no obstante se ha aplicado ampliamente y con gran
éxito para medir el gasto de agua en tuberías. En 1991, se reunieron ingenieros de
muchos países para establecer las características geométricas, reglas para la instalación
y operación de este dispositivo. Como resultado se obtuvo una norma internacional
válida en todo el mundo, esta es la Norma ISO 5167-1,la cual se aplica en México.

3. CAUDAL
El caudal es una indicación de que tanto fluido en peso o volumen se está
moviendo, o sea es que tanta cantidad de fluido está pasando por un determinado
punto dentro de un período específico de tiempo. Para realizar esta medición se
utilizan los flujómetros.
Factores Que Afectan El Flujo De Un Fluido.
Los factores que mayormente afectan el flujo de unfluido a travésde una tubería
son:
 La velocidad.
 La fricción del fluido en contactocon la tubería.
 La viscosidad.
 La densidad (gravedadespecífica).
 La temperatura.
 La presión.
Velocidad Del Fluido(V)
Un fluido en una tubería se puede mover de acuerdo a un patrón de flujo
determinado, dependiendo en alto grado, de su velocidad. Estos patrones de flujo se
conocen como “laminar” y “turbulento”. El flujo laminar es referido, algunas veces,
como un flujo viscoso que se distingue por que las moléculas del fluido siguen
trayectorias paralelas cuando el fluido se mueve a través de la tubería, tal como se
muestra en la figura 8.1. El flujo turbulento, por otra parte, se caracteriza por patrones
erráticos debido a que la turbulencia crea remolinos que mueven las moléculas del

4. fluido a lo largo de trayectorias irregulares, tal como se muestra en la figura 8.1. El
término de velocidad, cuando se aplica al flujo de fluido en tuberías se refiere a la
velocidad promedio del mismo fluido.
Se debe utilizar la velocidad promedio ya que la velocidad del fluido varía a través
de la sección transversalde la tubería.
Tipos De Flujo En Una Tubería
Fricción Del FluidoEn Contacto Con La Tubería
La fricción de la tubería reduce la velocidad del fluido, por lo tanto, se considera
un factor negativo. Debido a esta fricción, la velocidad del fluido es menor cerca de la
pared que en el centro de la tubería, mientras más lisa es la tubería, menor es el efecto
de la fricción sobre la velocidad del fluido.
La ecuación de Darcy permite calcularla pérdida por fricción en pie de fluido.
ℎ = (
𝑓𝐿
𝐷
)(
𝑉2
2𝑔
)

5. Donde:
D: Diámetro de la tubería (pies).
L: Longitud de la tubería (pies).
V: Velocidad del fluido (pies/seg.).
ƒ: Factorde fricción de Fanny.
g: Constantede la gravedad(32,17 pies/seg2 ó 9,81 m./seg2).
El factor de fricción f es una función del número de Reynolds y de la rugosidad de
la tubería.
Viscosidad Del Fluido (Μ)
Otro factor que afecta la velocidad de un fluido es la viscosidad (μ). La viscosidad
es una medida cuantitativa de la tendencia del fluido a resistir la deformación. Los
fluidos que fluyen libremente tienen viscosidades bajas; los fluidos que parecen resistir
a fluir libremente tienen viscosidades altas. La viscosidad se mide en unidades de
centipoise, (cp = grs. / cm. seg.) la cual es referida como una unidad de viscosidad
absoluta.
Otro tipo de viscosidad llamada viscosidad cinemática se expresa en unidades de
centistokes. Se obtiene dividiendo los centipoises por la gravedad específica del fluido.
Algunos medidores de flujo se calibran para un valor de la viscosidad del fluido que
pasa por el medidor. Si la viscosidad cambia, también lo hace el factor de calibración,
afectando la exactitud de la medición.
Otros medidores de flujo, como los medidores que utilizan el principio de
diferencial, tienen limitaciones de viscosidad. Esto se debe a que por encima de ciertos

6. valores de viscosidad, los factores de flujo que intervienen en la ecuación del medidor,
ya no pueden ser consideradosconstantes.
La viscosidad de un líquido depende principalmente de su temperatura y en
menor grado de su presión. La viscosidad de los líquidos generalmente disminuye al
aumentar la temperatura y la viscosidad de los gases normalmente aumenta al
aumentar la temperatura. La presión tiene muy poco efecto sobre la viscosidad de los
líquidos. Su efecto sobre la viscosidad de gases solamente es significativo a altas
presiones.
Densidad Del Fluido (Gravedad Específica)
La densidad de una sustancia se define como su peso por unidad de volumen. La
densidad de los líquidos cambia considerablemente con la temperatura, mientras que
los cambios por variaciones en la presión son despreciables. La densidad de los gases y
vapores es mayormente afectada por los cambios en la presión y la temperatura.
Muchas mediciones de flujo se realizan sobre la base de mediciones de volumen, de
modo que la densidad del fluido debe ser conocida o medida para determinar la
verdaderamasa de flujo.
La gravedad específica (Sg) de un fluido es la relación de su densidad con
respecto a una densidad patrón. El patrón para líquidos es el agua (ρ = 1 gr./cm3 a 4 °C y
1 atm). El patrón para gases es el aire (ρ = 1,29 gr./ lt a 0°C y 1 atm). Se ha determinado
que los factores de flujo más importantes pueden ser correlacionados juntos en un
factor adimensional llamado el Número de Reynolds, el cual describe el flujo para todas
las velocidades, viscosidades y diámetros de tubería. En general, el Número de
Reynolds define la relación de la velocidad del fluido en función de su viscosidad. El
número de Reynolds se expresa a travésde la siguiente ecuación:

7. 𝑅 𝑒 =
𝜌𝑉𝐷
𝜇
Donde:
Re : Número de Reynolds
D : Diámetro interno de la tubería
ρ: Densidad del fluido
μ : Viscosidad del fluido
A bajas velocidades o altas viscosidades, Re es bajo y el fluido fluye en forma de
suaves capas o láminas, con la velocidad más alta en el centro de la tubería y
velocidades bajas cerca de la pared de la tubería donde las fuerzas viscosas lo retienen.
Este tipo de flujo es llamado “flujo laminar” y está representado por Números de
Reynolds (Re) menores que 2.000. Una característica significativa del flujo laminar es la
forma parabólica de su perfil de velocidad como puede verse en la figura.
Características De La Velocidad Del Fluido

8. A altas velocidades o bajas viscosidades el fluido se descompone en turbulentos
remolinos con la misma velocidad promedio en toda la tubería. En este “fluido
turbulento” el perfil de velocidad tiene una forma mucho más uniforme. El flujo
turbulento está representado por Números de Reynolds mayores que 4.000. En la zona
de transición con Número de Reynolds entre 2.000 y 4.000 el flujo puede ser laminar o
turbulento.
Efectos De La Presión Y De La Temperatura Del Fluido
Los efectos de la presión y la temperatura ya han sido descritos en el análisis que
se hizo sobre la densidad y la viscosidad. El método más común de medición de flujo, es
decir, el método de diferencial de presión, supone que tanto la presión como la
temperatura permanecen constantes. En algunas aplicaciones esta suposición es
válida. En otras es necesario hacer compensación por cambios en la presión y/o
temperaturadel fluido.
Medidores De Flujo De Área Variable
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.
El tipo de medidor de flujo de área variable es llamado así porque se mantiene
una relación entre el flujo y el área por donde este pasa. El área del tubo es pequeña en
la parte inferior y va aumentando hasta alcanzar la mayor sección en la parte superior.

9. Los medidores de caudal de área variable se deben instalar verticalmente. Su principio
de funcionamiento se basa en un flotador que cambia de posición dentro de un tubo de
área variable. Estos funcionan tratando de mantener la presión diferencial constante.
Permitiendo, de esta manera, el aumento del área eficaz de flujo con el caudal. Existen
varios tipos de medidores de área variable,pero el más utilizado es el rotámetro.

10. ROTÁMETRO
Un rotámetro está constituido por un tubo vertical de área interna variable, a
travésdel cualse mueve el flujo en sentido ascendente.
Un flotador, bien sea esférico o cónico, que tiene una densidad mayor que la del
fluido, crea un pasaje anular entre su máxima circunferencia y el interior del tubo. En un
rotámetro clásico el flotador se mueve hacia arriba y hacia abajo dentro del tubo, el
cual se encuentra graduado para indicar la tasa de flujo a la posición del flotador. Si el
tubo no es transparente (por ejemplo metálico), la posición del flotador puede
indicarse eléctrica o neumáticamente. La exactitud de un rotámetro puede variar entre
0,5 y 5% de la tasa de flujo. El rango puede variar desde una fracción de cm./min. hasta
3.000 gpm. Puede medir flujo de líquidos, gases y vapores, y es insensible a las
configuraciones de tubería aguas arriba. Los rotámetros se encuentran disponibles en
una amplia variedad de estilos. Los materiales del tubo, la forma y materiales del

11. flotador, el tipo de conexiones, las longitudes de escala, la presión y la temperatura a
las que puede operar, varían paracubrir un amplio rango de condiciones de servicio.
Principio De Operación Del Rotámetro
La capacidad de un rotámetro se calcula en base al flujo de aire equivalente para
servicios de gas o vapor; y en base al flujo de agua equivalente para servicios de líquido.
Los fabricantes proporcionan las tablas de capacidad para varios diámetros de tubos y
para diferentes tipos de flotador, basados en flujos de agua y aire a condiciones
estándar. El flujo actual del fluido a ser medido con el rotámetro, debe convertirse a
gpm de agua equivalente o a scfm de aire equivalente para poder utilizar las tablas de
capacidad dadas por el fabricante, y así seleccionar el tamaño correcto del rotámetro.

12. Tipos De Rotámetros
Rotámetros de purga: para caudalesmuy pequeños.
Rotámetros de vidrios: indicación directa.
Rotámetros armados: no permiten lalectura directa.
Rotámetros by-bass:se emplean conectadosa las tomasde unaplaca orificio o
diafragma.
Tipos de rotámetros y flotadores
Materiales Comunes De Los Flotadores

13. INSTALACIÓN DE ROTÁMETROS:
En la figura muestra el montaje básico de un rotámetro. El rotámetro es poco
sensible a inclinaciones con respecto a su eje vertical (± 5°), así como a las
configuraciones de las líneas, corriente arriba y corriente abajo, los cuales tienen
efectos pequeños en el rendimiento del medidor. Sin embargo, se sugiere que el
instrumento a calibrar se encuentre perfectamente vertical, libre de cualquier vibración
así como también que cuente con un cilindro o tanque que contenga el fluido de
trabajo o bien que se utilice un compresor de tipo diafragma.

14. Las conexiones del rotámetro con la línea se sugiere que sean; lo más cortas
posible pero mayores que el diámetro de la tubería, para evitar cualquier caída de
presión apreciable. Cuando se encuentran codos, válvulas ó otros elementos que
produzcan alguna restricción del fluido se sugiere que se encuentren a una distancia
mínima de 5 diámetros del rotámetro corriente arriba y abajo. Para finalizar se coloca
una válvula de control (tipo compuerta ó aguja), para establecer los flujos requeridos
durantela calibración.
Ventajas y Desventajas
Los rotámetros presentan algunas desventajas; deben ser montados en posición
vertical, el flotador puede quedar no visible si el líquido empleado es opaco, no debe

15. ser utilizado para líquidos que contengan grandes porcentajes de sólidos en suspensión
y son costosos para líquidos con altas presiones y/o altas temperaturas. Las ventajas
que presentan son; tienen una escala uniforme en todo el rango del instrumento, la
pérdida de presión es fija para todo el rango de medida, la capacidad se puede cambiar
con cierta facilidad si se reemplaza el flotador o el tubo, pueden manejar líquidos
corrosivossin inconvenientes y son de fácil lectura.
Rangos De Trabajo Y Precisión
Los rotámetros, son instrumentos diseñados para la medición y control de
caudales, gases y líquidos. Fabricamos caudalímetros desde 1 ml/h hasta 1000000
lts/min. La unidad de lectura vendrá especificada en la unidad de preferencia del
usuario (lts/h, g/min, mtr^3/h, scfh, lbm/min, scfm, entre otras), es decir, lectura directa
de caudal
MEDIDORES DE CAUDAL POR EL PRINCIPIO DE VELOCIDAD
Un medidor de velocidad, utilizado para medir flujo volumétrico, puede definirse
como un medidor en el cual la señal del elemento primario es proporcional a la
velocidad del fluido. Utilizando la ecuación:
𝑸 = 𝒗 ∗ 𝑨
Donde:
𝑸: 𝑇𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜.

16. 𝒗: 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝐹𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜.
𝑨: 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎.
MEDIDOR DE TURBINA
Un medidor tipo turbina está constituido por un rotor con aspas o hélices
instalado dentro de un tramo recto de tubería, axialmente en la dirección del flujo,
tal como se muestra en la. El rotor generalmente está soportado por cojinetes para
reducir la fricción mecánica y alargar la vida de las partes móviles. A medida que el
fluido pasa a través del tubo, el rotor gira a una velocidad proporcional a la
velocidad del fluido. En la mayoría de los medidores, un dispositivo de bobina
magnética, colocado fuera de la tubería, detecta la rotación de las aspas del rotor. A
medida que cada aspa del rotor pasa por la bobina, se genera un pulso de voltaje en
la bobina. El número total de pulsos es proporcional a la cantidad total de fluido que
pasa a través del rotor, mientras que la frecuencia de los pulsos es proporcional a la
tasa de flujo.
Elementos de unmedidor de turbina

17. También se utilizan detectores de radio frecuencia para señalar el movimiento
de las aspas. En este caso, una señal de alta frecuencia es aplicada sobre la bobina.
A medida que las aspas rotan, la señal de alta frecuencia es modulada, amplificada y
retransmitida. Un detector de alta frecuencia tiene la ventaja de que no obstaculiza
el rotor como lo hace el detector magnético. La fibra óptica también ha sido
utilizada para detectar la rotación de las aspas. Este sistema opera por medio de la
luz reflectada de lasaspas del rotor.

18. Existen dos tipos de convertidores para captar la velocidad la turbina:
a) Tipo reluctancia: La velocidad está determinada por el paso de las palas individuales
de la turbina a través del campo magnético, creado por un imán permanente, esta
variación cambia el flujo induciendo unacorriente alterna en la bomba captadora.
b) Tipo inductivo: El rotor lleva incorporados un imán permanente y el campo
magnético giratorio que se origina produce una corriente alterna en una bobina
captadoraexterior.

19. TURBINA: Por reluctancia
1.- Conexión tipo brida.
2.- Cuerpodel instrumento.
3.- Sensor de rotación por reluctancia.
4.- Imán permanente.
5.- Bobina de inducción.
6.- Pala del rotor.
7.- Núcleo del rotor.
8.- Rodamiento del eje del rotor.
9.- Eje del rotor.
10.- Soporte del difusor.
11.- Difusor.
12.- Acondicionador de flujo.
Para estos dos convertidores el rotor de turbina genera la frecuencia la cual es
proporcional al caudal, siendo del orden a 250 a 1200 ciclos por segundos para
caudalmáximo.

20. PRINCIPIO DEL FUNCIONAMIENTO
Las palas de la turbina se encuentran generalmente inclinadas a un ángulo fijo
con respecto al flujo incidente y por esto experimenta un torque que produce el
giro del rotor.
El vector velocidad (v)se divide en las componentes axial y transversal.
La velocidad tangencial del rotorserá:
Donde:
r=Radio medio de las palas
ω=Velocidad angulardelrotor
El caudal sería:
𝑸 = 𝒗 ∗ 𝑨

21. Donde A sería el área de descarga del rotor.
Relacionandoambas ecuaciones tendremos:
Y finalmente se obtiene la relación entre velocidad angulary el caudal:
El segundo término son valores característicos de la geometría del rotor y son datos
proveídos por el fabricante.
El factor K del caudalímetro ya puede darse expresado en Pulsos/volumen, donde
entra en juego el númerode palasque forman el rotor:
𝒘 = 𝟐 ∗ 𝝅 ∗ 𝒇 = 𝒏 ∗ 𝒇
Donde n es el número de palas del rotor y coincide con el número de pulsos que
emitirá el sistema por vuelta. Entonces la velocidad angular queda expresada en
pulsos/tiempo.
Constructivamente se encuentran rotores hechos de material ferromagnético,
material inoxidable y plástico.
MATERIALES:
Para la selección del medidor se deben tomar en cuenta la siguiente nomenclatura:

22. Donde V-100 representael tipo de receptor contador
Diámetro nominal de la Tubería:
xx = 01, 02, 03,... , 36 (Pulg)
- Material de la conexión al proceso:
01 - Acero inoxidable AISI 304
02 - Acero inoxidable AISI 316
03 - Otroa especificar.
- Conexión al proceso:
A - Brida ASA 150 y niple ø 1”, SCH 10
B - Brida ASA 300 y niple de ø 1”, SCH10
C - Unión Doble serie 3000 y niple ø 1”, SCH 10
D - Unión Doble serie 3000y niple ø 1¼”, SCH 40
E - Otra conexión (a especificar por el comprador)
- Material del eje:
A - Acero inoxidable AISI 304
B - Acero inoxidable AISI 316

23. C - Carburode tungsteno
D - Otro a especificar
- Material de las palas:
01- Acero inoxidable AISI 430
02- Acero inoxidable 17-4PH
- Material de los bujes:
A – Delrin
B – PET
C – PTFE
D - Carburode tungsteno
- Opcionales:
01- Alimentación de 220 volts, 50Hz.
02- Tubo de medición con curvade calibración.
03- Válvulaesférica de corte para inspección.
04- Salida de 4 a 20 mA.
05- Medición adicional de temperatura(–50 +150 ºC)
06- Display LCD local
Ejemplo:
Medidor Modelo V-100

24. Diámetro de Tuberia 6” SCH 40
Conexión con Unión Doble serie 3000 y niple ø 1”, SCH 10 AISI 304
Material del eje: AISI 304
Material de las palas:AISI 430
Material de los bujes: PTFE
Salida 4-20 mA
Display LCD local
V-100-06-C-01-A-01-C-04/06
Longitud Mínima De Tubería Rectas Aguas Arriba Del Medidor

25. Ventajas:
 Es el instrumentomás preciso disponible para medir caudal.
 Es lineal sobreun muy amplio rangode caudales.
 Rápida respuestay excelente repetitividad.
 Fácil interface a sistemas de computación.
 Operación sobreun muy amplio rangode temperaturasy presiones
Desventajas:
 Cualquierexceso de velocidad puede dañarsus rodamientos.
 Es uninstrumentodelicado en comparación con otroscaudalímetros.
 Es caro y sucosto aumenta desmedidamente con el tamaño de la turbina.
 Requiere que el flujo a medir sea limpio y tengapropiedades lubricantes.
 Alto costo de mantenimiento.
 No es utilizable en fluidos de altaviscosidad.
 Requerimiento de tramosrectos aguasarriba y abajo del medidor.
RANGOS DE TRABAJO Y PRECISIÓN:

26. El uso de la turbinaestá limitado por la viscosidad del fluido, cuando aumentala
viscosidad, cambia la velocidad del perfil del líquido a travésde la tubería. En las
paredes del tubo el fluido se mueve más lentamente que en el centro, de modo
que, las puntasde las aspasno puedengirar a mayor velocidad. Para viscosidades
superiores a 3 o 5 centistokes se reduce el intervalode medida del instrumento.(1
stokes = 1 cm2/s,). Es adecuado para la medida de caudalesde gasesy líquidos
limpios y filtrados.
Los tamañosvan hasta24 pulgadasy el rango puede ir desde 0,001hasta40.000
gpm en líquidos; y hasta 10.000.000scfm de gases.Cada medidor se calibra para
determinar el coeficiente de flujo o factor K, que representael número de pulsos
generadospor unidad de volumen del fluido. Su exactitud, por lo tanto,es la
exactitud del tren de pulsosy oscila entre +0,15% y +1% de la lectura y Su precisión es
muy elevada,está en el orden de ±0,3%. El factor K se representa por la ecuación:
K =
60 ∗ f
Q
Donde:
f : Número de pulsospor segundo.
Q: Tasa de flujo en galonespor minuto.
K: Pulsospor galón.

27. Típicos usos: gasoductos,oleoductos,aguapotable, espirómetros, gases
condensadosen sistemas criogénicos, entre otros.
MEDIDORES ULTRASÓNICOS
Hoy en día la medición de caudal en la mayoría de aplicaciones donde las
tuberías van llenas se ha convertido en una aplicación bastante sencilla de resolver.
Las dificultades empiezan cuando las tuberías son de grandes dimensiones, tienen
formas irregulares y están parcialmente llenas. Con el desarrollo de la correlación
ultrasónica para la medición de caudal en canales abiertos o tuberías semillenas
consigue unasolución exacta y económica pararesolver este tipo de aplicaciones.
Principales características de los Medidores Ultrasónicos
 Ambos medidores utilizan ondasde ultrasonido.
 Tiempo de Tránsito se lo utiliza para fluidos limpios, gases y algunos pueden
medir hastavapores.
 El Efecto Doppler se utiliza para fluidos que tengan impurezas para que la
señal puedarebotar contraellas; y para líquidos sucios o suspensiones.
 Ambas tecnologías se las utiliza paramedir líquidos.
 Requieren tramosrectos aguasarriba y aguasabajo.
 No tienen partes móviles.
 No ofrecen restricciones al pasaje de flujo, por lo tanta la pérdida de carga es
despreciable.

28.  Tienen una precisión de 2 % aproximadamente.
Ventajas
 No ocasiona pérdida de carga.
No tiene partes móviles.
No influye el diámetro de la tubería, ni en su costo, ni en su rendimiento.
Ideal para la medición de materiales tóxicos o peligrosos.
Salida lineal con el caudal.
Su rangode medición es muy amplio.
En tuberías de grandiámetro es el más económico, y en ciertos casos, el único.
Su instalación es muy simple y económica..
Desventajas
Su precisión no es muy alta.
Su costo es relativamentealto para tuberíasde bajo diámetro.
No se pueden usar en sitios donde el aire circule con violencia o en medios
con elevada contaminación acústica.
Principales medidores:
 Tubo venturi
 Placa orificio
 Tubo de pitot de caudales sólidos

29. MEDIDOR MAGNÉTICO
Se basa en la ley de inducción electromagnética de Faraday.
𝑬 = 𝑲 ∗ 𝑩 ∗ 𝑫 ∗ 𝑽
Con este principio, se hace pasar un fluido conductor a través de campo
magnético producido por un conjunto de bobinas sujetas al exterior de la tubería,
generandoun voltaje perpendicularal flujo y al campo magnético.
Este voltaje es proporcional a la longitud del conductor, a la densidad del campo
magnético y la velocidad con que atraviesa el conductor este campo magnético, y
como se sabe el área de la tubería se determina el caudal en ese instante.

30. Características generales
 Se utilizan para cualquier fluido que sea conductor
 Se utiliza para fluidos espesos y contaminados
 No tiene partes móviles
 No provocan obstrucciones.
 Amplios rangosde medida.
 Miden flujos en cualquier dirección.
 Respuestarápida.
 La lectura del caudal no es afectado por los cambios en la densidad y la
viscosidad del fluido
 Precisión de 0.25 – 1 %
 Es poco sensible a los perfiles de velocidad y exigen conductividad de
 No originan caída de presión
La tensiónE, que aparece en los electrodos:
Perocomo Q = V x A (velocidadpor área del conducto = al caudal),
luego:
Para quedar finalmente como:
AVQ  







DBk
A
EQ
KEQ 

31. El medidor constade:
Trasmisor:
 Alimenta eléctricamente
(C.A. o C.C.) a las bobinas
 Elimina el ruido del voltaje Inducido.
 Convierte la señala la
Adecuada a los equipos de
Indicación y control
Tubo de caudal:
 El propio tubo (de material no magnético) recubierto de material no conductor
(parano cortocircuitar el voltaje inducido).

32.  Bobinas generadorasdel campo magnético
 Electrodos detectores del voltaje inducido en el fluido.
Instalación típica
 Asegurar que la conductividad del fluido a medir esté por encima del nivel
mínimo
 Asegurar que la cañería esté llena en forma permanente, o las lecturas serán
erráticas e inexactas. Las condiciones para asegurar el llenado de la sección
incluyen las siguientes:
 Presión positiva
 Pendientes ascendentes
 Instalación vertical
 Mantenerla cañería recta antesy después del medidor

33.  Asegurarque las conexiones eléctricas y la puestaa tierra son correctas
 Entender la aplicación del medidor para elegir el conversorapropiado
 Si se requiere una configuración remota, especificar la longituddel cable
 Evitar la presencia de vibraciones importantes, porque los componentes
electrónicos del convertidor de señal pueden sufrir daño.
 Evitar grandesvariaciones de temperatura.
 Evitar realizar soldaduras u otras fuentes de calor extremo en las cercanías del
medidor
 Es posible utilizar convertidores de señal operados por corriente continua
cuando no se dispone de corriente alterna.
Ventajas:
• Confiabilidad
• Bajo mantenimiento (Debido a la ausencia de partes móviles)
• Alto gradode exactitud, es decir, provee de unamplio rangode medición
• No dan lugara pérdidas de carga
• Se fabrican en una gama de tamaños superior a la de cualquier otro tipo de
medidor.
• No son seriamente afectados por perturbaciones del flujo aguas arriba del
medidor.
• La señal de salida es, habitualmente,lineal.
• Pueden utilizarse para la medida del caudalen cualquiera de las dos direcciones.
• Dado que el parámetro censado a través de la tubería es velocidad promedio, se
aplica tanto a flujo laminar como turbulentoy no depende de la viscosidad.
• Como la tubería puede ser de cualquier material no conductor, con lo que se le
puede dar buena resistencia a la corrosión
• No son prácticamente afectados por variaciones en la densidad, viscosidad,
presión, temperaturay, dentro de ciertos límites, conductividad eléctrica.

34. Desventajas:
 En planta existen muchas fuentes de señales de ruido que pueden perturbar
el funcionamiento de los medidores magnéticos de caudal.
 Corrientes parásitas
 Desfase debido a la señalproducida por la tensión generadaen el medidor
 El líquido cuyo caudal se mide tiene que tener una razonable conductividad
eléctrica
 La energía disipada por las bobinas da lugar al calentamiento local del tubo
del medidor.
 Si el fluido a medir produce depósitos sobre los electrodos, la medición será
errónea.
 Su costo es relativamentealto.
 No es utilizable en gases por la baja conductividad.
MEDIDORES DE CAUDAL POR EL PRINCIPIO DE FUERZA
MEDIDORES DE IMPACTO
Medidores de placa: reacciona frente al impacto del fluido en una placa
generalmentecircular dentro de una tubería.
Medidores de caudal sólido: reacciona frente al impacto de un material sólido
pulverizado (debido a los bajos tamaños de diámetro de partícula, el material tiende

35. a comportase como un fluido), para determinar el caudal que circula a través del
sistema.
FUNCIONAMIENTO:
El principio de funcionamiento del medidor de placa de resistencia al avance de
la corriente consiste en que una placa generalmente circular se mantiene en el
centro de tubería por medio de unabarra normalal flujo.

36. Características generales:
 La fuerza originada es proporcional a la energía cinética del fluido y depende del
área anularentre las paredesde la tubería y la placa.
 La placa está conectada a un transductoreléctrico de galgasextensométricas.
 Las galgas forman parte de un puente de Wheatstone de tal modo que la
variación de resistencia es unafunción del caudal.
 El caudal es proporcional a la raíz cuadrada de la fuerza de impacto del fluido
sobre la placa y por lo tanto,a la raíz cuadrada de la señal transmitida.
 La precisión en la medida es de 1%.
 Permite el paso de fluidos con pequeñas cantidades de sólidos en suspensión y
puede medir caudalesque van de unmínimo de 0,3 l/min hasta40.000l/min.
 Miden la fuerza sobre una placa (generalmente un disco circular) que se coloca
en contra del flujo.
 Tienen baja precisión (0.5 - 5%), pero son adecuados para fluidos sucios, de alta
viscosidad y contaminados.

37.  Debido a la fuerza que tiene que soportar el sistema de equilibrio de fuerzas,
está limitada a tamañosde tubería hasta100 mm.
La fuerza originada es proporcional a la energía cinética del fluido y depende del
área anularentre las paredesde la tubería y la placa.
𝑭 = 𝑪 𝑫 ∗
𝝆𝑽 𝟐
𝟐
∗ 𝑨
F = Fuerza totalen la placa
ρ = Densidad del fluido
V = Velocidad del fluido
A = Área de la placa
Cd = Constanteexperimental
Ventajas:
 Los medidores de caudal no se ven afectados por la corrosión, la abrasión o las
altastemperaturas
 No precisa conexiones para la medida de la presión diferencial, pero debido a la
fuerza que tiene que soportar el sistema de equilibrio de fuerzas, está limitada a
tamañosde tubería hasta100 mm.
Desventajas:
 Tiene baja precisión (0.5 – 5%)
 Perdida constanteen la placa.

38. MEDIDOR DE PISTÓN OSCILANTE
Características Generales:
 Empleado originalmente en aplicaciones domésticas para agua.
 Se utiliza industrialmente en la medición de caudales de agua fría, agua caliente,
aceites y líquidos alimenticios, es decir, líquidos viscosos o corrosivos.
 Es adecuado en la medida de caudales de fluidos con partículas en suspensión, y
en las mezclas de líquidos y gases provocadas por vaporizaciones imprevistas
del líquido al bajar la presión.
 La precisión es de 1 – 2 %.
 El caudal máximo es de 600 l/min
 Se fabrica para pequeñostamañosde tubería
 La frecuencia está vinculada de modo lineal a la velocidad del líquido y en
consecuencia al caudal volumétrico (paralas bajas viscosidades).

39. Para Líquidosde Baja Viscosidad:
En casos que una exactitud moderada es suficiente, estos medidores son la
alternativa más económica. Aunque originalmente limitados a su uso con productos
refinados del petróleo, los modelos ofrecidos hoy en día cubren muchas otras
aplicaciones en todo tipo de industrias
ALGUNOS TIPOS DISPONBLES:
SERIE TN700 y TN800:
Diseñados para un servicio industrial severo, están construidos en aluminio
anodinado con cámaras de medición de Ryton. Para aplicaciones proceso con
químicos agresivos se dispone de modelos Con carcasa en Acero Inoxidable
AISI316. Ideales para el control de inventarios, estos medidores se pueden calibrar
para fluidos de cualquier viscosidad incluyendo agua, aceites lubricantes y químicos
no corrosivos. Disponibles con opción de registradores mecánicos, electrónicos y
salida de pulsos. La serie TN700 ha sido diseñada para presiones de operación de
hasta28 bar.
Instalación: rosca NPT o bridasANSI 150 1" y 1 1/2"
Rangos:desde 15 hasta 230 litros/min.
Exactitud: ±0,5%
Aptos: Intemperie NEMA 4x, versiones para zona Ex

40. MEDIDOR VORTEX
Este medidor se basa en la determinación de la frecuencia del torbellino
producido por una hélice estática situada dentro de la tubería por donde pasa el
fluido (líquido o gas). La frecuencia del torbellino es proporcional a la velocidad del
fluido.
La detección de la frecuencia se logra con sensores de presión de cristales
piezoeléctricos que detectan los picos de presión en el lado contrario del torbellino,
o con una termistancia de muy baja inercia térmica que sigue los efectos de
refrigeración del torbellino generado en el gas, o bien mediante un condensador de
capacidad variable, función de la deformación de un diafragma (placa) ante las
ondas de presión del torbellino o bien mediante la aplicación de un haz de
ultrasonidos perpendicularmente al torbellino, midiendo el tiempo de tránsito del
haz desde el transmisoral receptor.

41. Tipo de materiales:
Estos medidores tienen cuerpo de aluminio con eliminador de vapor, Ningún
contacto de metal a metal dentro de la cámara minimiza el desgaste interno y
asegurala exactitud sostenida.

42. Rangosde trabajo:
 Rangos:desde 15 hasta230 litros/min.
 Precisión: ±1% a 2%
Instalación típica:
La concepción del equipo, con solo 2 piezas móviles, los engranes ovales le
permite ser instalado en la posición más conveniente, sin la necesidad de tramos
rectos ante y post medidor.
Ventajas:
 Se usanen fluidos de alta viscosidad
 Se en fluidos de menos de 5µS/cm.
 Desventajas:
 No suelen usarse con fluidos sucios, pues esto puede entorpecer el giro
de los elementos móviles.
CAUDALIMETRO VORTEX O SWIRLMETER
Vortex:
Este medidor se basa en la determinación de la frecuencia del torbellino
producido por una hélice estática situada dentro de la tubería por donde pasa el
fluido (líquido o gas). La frecuencia del torbellino es proporcional a la velocidad del
fluido.

43. La detección de la frecuencia se logra con censores de presión de cristales
piezoeléctricos que detectan los picos de presión en el lado contrario del torbellino,
o con una termistancia de muy baja inercia térmica que sigue los efectos de
refrigeración del torbellino generado en el gas, o bien mediante un condensador de
capacidad variable, función de la deformación de un diafragma (placa) ante las
ondas de presión del torbellino o bien mediante la aplicación de un haz de
ultrasonidos perpendicularmente al torbellino, midiendo el tiempo de tránsito del
haz desde el transmisoral receptor.
(Figura del Medidor de Vortex)
Características generales:
 La introducción de un cuerpo romo en la corriente de un fluido provoca un
fenómeno de la mecánica de fluidos conocido como vértice o torbellino
(efecto de Van Karman)
 Los vértices son áreas de movimiento circular con alta velocidad local.
 La frecuencia de aparición de los vértices es proporcional a la velocidad del
fluido.
 Los vértices causan áreas de presión fluctuante que se detectan con
censores

44.  Para poder usar este medidor es necesario que el fluido tenga un valor
mínimo de numerode Reynolds:
𝑹 𝒆 =
𝝆 ∗ 𝑽 ∗ ∅
𝝁
 indicado para gasesy liquidas limpios.
MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL
Se estima que actualmente, al menos un 75% de los medidores industriales en uso
son dispositivos de presión diferencial, siendo el más popularla placa de orificio.
Se sabe que cualquier restricción de fluido produce una caída de presión después
de esta, lo cual crea una diferencia de presión antes y después de la restricción. Esta
diferencia de presión tiene relación con la velocidad del fluido y se puede determinar
aplicando el Teorema de Bernoulli, y si se sabe la velocidad del fluido y el área por
donde esta pasandose puede determinar el caudal.

45. ρ1, A1, V1
ρ2, A2, V2
Y1
Y2
Ecuación de Bernoulli
La ecuación de Bernoulli es una de la más útiles y famosas en la mecánica de
fluidos y su principio físico es utilizado para medir el caudal.
El teorema de Bernoulli eestablece que la energía mecánica de un fluido, medida
por energía potencial gravitacional, la cinética y la de la presión es constante.
𝑃1 +
1
2
𝜌𝑉2
+ 𝑌 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒
ρ= densidaddel flujo
Una aplicación directa del Teorema de Bernoulli se encuentra en el tuboVenturi, el
cual se detallarámas adelante.
Ventajas De Los Medidores Diferenciales
 Su sencillez de construcción.
 Su funcionamiento se comprende con facilidad.

46.  No son caros, particularmente si se instalan en grandes tuberías y se comparan
con otros medidores.
 Pueden utilizarse para la mayoría de los fluidos, y
 Hay abundantespublicaciones sobre susdiferentes usos.
Desventajas
 La amplitud del campo de medida es menor que para la mayoría de los otros
tipos de medidores.
 Pueden producir pérdidasde carga significativas.
 La señal de salida no es lineal con el caudal.
 Deben respetarse unos tramos rectos de tubería aguas arriba y aguas abajo del
medidor que, según el trazado de la tubería y los accesorios existentes, pueden ser
grandes.
 Pueden producirse efectos de envejecimiento, es decir, acumulación de
depósitos o la erosión de las aristasvivas.
 La precisión suele ser menor que la de medidores más modernos, especialmente
si, como es habitual,el medidor se entrega sin calibrar.
PRINCIPALES TIPOS DE MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL
TUBO VENTURI
Este consta en susextremos de dos entradasen las cuales existe unaboquilla, el
fluido pasa por la boquilla, generalmentese hace de una sola pieza fundida y tiene
específicamente los siguientes elementos:
 Una sección aguas arriba, de igual diámetro que la tubería y provista de un anillo
de bronce con una serie de aberturas piezométricas para medir la presión estática en
esa sección.

47.  Una sección cónica convergente; una garganta cilíndrica provista también de un
anillo piezométrico de bronce.
 Una sección cónica con una divergencia gradual hasta alcanzar el diámetro
original de la tubería. Los anillos piezométricos se conectan a uno y otro extremo,
respectivamente, de unmanómetro diferencial.
Toma de
alta
presión
Toma de
baja
presión
Cono de
entrada
Garganta Cono de salida
El tamaño del tubo de Venturi se especifica mediante el diámetro de la tubería en
la cual se va a utilizar y el diámetro de la garganta; por ejemplo, un tubo de Venturi de
6" x 4" se ajustaa unatubería de 6" y tiene una gargantade4" de diámetro.
Para que se obtenganresultadosprecisos, el tubo de Venturidebe estar
precedido por unalongitudde al menos 10 veces el diámetro de la tubería.
Al escurrir el fluido de la tubería a la garganta,la velocidad aumenta
notablementey, en consecuencia, la presión disminuye; el gastotransportadoporla
tubería en el caso de un flujo incompresible, está en función de la lecturaen el
manómetro.
Aplicación de Bernoulli a un Tubo Venturi

48. Con frecuencia en los tubos de Venturi como el que se muestra en la figura Nº1, se
emplea como se ha señalado para medir la velocidad o el caudal en una tubería. Si se
combinan las ecuaciones de continuidad (V1A1 = V2A2) y la de Bernoulli para encontrar la
velocidad en la garganta,setiene que:
𝑉𝑔𝑎𝑟𝑔𝑎𝑛𝑡𝑎 =
√
2( 𝑃1 − 𝑃2)
𝜌 [1 − (
𝑑
𝐷
)
4
]
La medición de los diámetros y las dos presiones permite determinar la velocidad
y, con ésta y el diámetro de la garganta, el caudal másico. La velocidad y el caudal
másico medido son algo imprecisos debido a pequeños efectos de fricción, los cuales
se omiten en la ecuación de Bernoulli. Para tomar en cuenta tales efectos, en la práctica
se introduce un coeficiente multiplicativo, Cu, que ajustael valorteórico. Esto es:
𝑉𝑔𝑎𝑟𝑔𝑎𝑛𝑡𝑎 = 𝐶 𝑢
√
2( 𝑃1 − 𝑃2)
𝜌 [1 − (
𝑑
𝐷
)
4
]
Donde el valorde Cu se encuentraexperimentalmente.
El tubo Venturi tiene distintas aplicaciones, se utiliza en los motores como parte
importante de los carburadores,se utiliza en sistemas de propulsión.
Otras características:
 Se utiliza cuandoes importante limitar la caída de presión.
 Consiste en unestrechamiento gradualcónico y unadescarga con salida
también suave.
 Se usapara fluidos sucios y ligeramente contaminados.

50. Algunos Modelos De Tubos Venturi:

51. TOBERAS
La tobera presenta una entrada curvada que se prolonga en un cuello cilíndrico,
siendo el coeficiente de descarga similar al del tubo Venturi. Sin embargo, la caída de
presión es del mismo orden que en la placa de orificio, para el mismo caudal y con el
mismo tamaño de tubería. En este medidor se dispone de una toma de presión anterior
y otra posterior, de manera que se puede medir la presión diferencial. La tobera
permite caudales muy superiores a los que permite el diafragma (del orden de 60%
superiores).Se utilizan en el caso de tuberíascon diámetros mayores de 30cm.