El documento describe los diferentes estados de la materia, tipos de fluidos y métodos para medir el flujo de fluidos. Explica que los fluidos incluyen líquidos y gases, los cuales no tienen un volumen o forma definidos. También describe diferentes tipos de medidores de flujo como medidores de presión diferencial, medidores de velocidad, medidores volumétricos y medidores másicos.

2. •
•

4. La materia se presenta en tres estados: sólido, líquido o gaseoso y
en forma básica se tiene que: un sólido tiene un volumen y
forma definidos; un líquido tiene un volumen definido, mas no
una forma definida; y un gas no tiene ni volumen ni forma
definidos.
Estados de la materia

5. Un fluido es parte de un estado de la materia y se define como un
conjunto de moléculas distribuidas al azar que se mantienen unidas por
fuerzas cohesivas débiles y por fuerzas ejercidas por las paredes de un
recipiente, es decir sin volumen definido. Los fluidos tienen la capacidad de
fluir, de ahí su nombre y se puede decir que tanto líquidos como gases son
fluidos. La diferencia básica entre un gas y un líquido es la compresibilidad,
así los gases pueden ser comprimidos reduciendo su volumen y los líquidos
son prácticamente incompresibles.
La medición de flujo es la medición de materia en movimiento, es decir es la
medición de fluidos.
El flujo de materia se puede presentar en más de una fase: sólidos en líquido,
gases en líquido, sólidos en gas, líquido en gas, sólidos y gases en líquido,
sólidos y líquidos en gas, etc., y todos ellos se consideran fluidos.
Fluido

6. 1) Flujo volumétrico.– El volumen de un flujo que pasa por un punto en la
tubería por unidad de tiempo
Q = A x V
Donde: Q = Velocidad de flujo volumétrico
A = Área interna de la tubería
V = Velocidad promedio de flujo
2) Flujo másico.- Peso de un volumen de fluido que fluye por unidad de tiempo.
3) Flujo totalizado.- Flujo acumulado o flujo integrado
Tipos de Flujo

7. Propiedades de los fluidos

8. Medición de flujo
V1, V2: Velocidad del fluido
A1, A2: Área de la sección de la tubería
Q= V1A1=V2A2
Caudal:
Presión + velocidad = constante
Bernoulli:

9. Unidades de medida de flujo
SCFH: pie3/hora
SCFM: pie3/minuto

10. Importancia de la medición de flujo
•Consumo de agua potable para uso doméstico e
industrial
•Demanda de Hidrocarburos, como gas natural, GLP,
gasolina
•La eficiencia de los procesos
•Balances de materia
•Excedentes de costos

11. Tipos de flujo

12. Número de Reynolds

13. MEDIDORES DE CAUDAL
Medidores de presión diferencial
Placa orificio
Tubo Venturi
Tubo Pitot
Medidores de impacto
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

14. MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL
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

15. Placa orificio
Características:
• Máxima pérdida de presión permanente.
• Fácil de instalar.
• Requiere inspección periódica.
• bajo costo
Este dispositivo mide flujos de líquidos, gases y vapores bajo un amplio
rango de condiciones, y consiste básicamente de una placa circular
perforada, la cual se inserta en la tubería y presenta una restricción al
paso del flujo, lo que genera una presión diferencial en el sistema, la que
se mide, y resulta ser proporcional a la magnitud del flujo.

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

17. Placa de orificio excéntrica

18. Placa de orificio segmentado

19. Medición de flujo con placa orificio
Placa Orificio

20. TUBO DE VENTURI
- Se utiliza cuando es importante limitar la caída de
presión.
- Consiste en un estrechamiento gradual cónico y
una descarga con salida también suave.
- Se usa para fluidos sucios y ligeramente
contaminados.
- El alto coste restringe su utilización.

21. TUBO DE PITOT
- Mide la velocidad en un punto.
- Consiste en un tubo de pequeño diámetro que se opone al flujo,
con lo que la velocidad en su extremo mojado es nula. Midiendo la
altura de la columna de líquido tenemos la presión total del punto. Si
medimos la presión estática con otro tubo, podemos calcular la
velocidad como función de la diferencia de presiones

22. TUBO DE PITOT
- Sus ventajas son la escasa caída de presión y bajo precio, siendo
por ello una buena elección para tuberías de gran diámetro y
para gases limpios.
- 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.

23. MEDICIÓN POR FUERZA DE IMPACTO
• Es una placa la cual es sometida directamente al empuje del
fluido, dicha fuerza es proporcional a la energía cinética y
depende del área anular entre las paredes y la placa. La formula
utilizada es:
F = Cd x ρv^2 x A /2
Donde: F = Fuerza total aplicada a la placa
ρ = densidad del fluido.
v = velocidad del fluido.
A = área de la placa.
Cd= constante experimental.
• Se utiliza transmisores neumáticos o galgas, y la precisión
normalmente es de +/- 1%

24. Método Desplazamiento Positivo
• Miden el caudal contando volúmenes separados, las partes mecánicas se
mueven por el fluido, la precisión depende de la holguras mecánicas.
• El método del disco oscilante se basa en el uso de 2 cámaras y una placa la
cual rueda inclinada permitiendo el paso entre cámaras, la velocidad de giro
es trasladada por el sistema mecánico. Su precisión es de +/-1-2% y es para
caudales pequeños de 600 l/min.

25. Método Desplazamiento Positivo
• El medidor de pistón oscilante, es una cámara con una placa divisora que gira
dando pulsos de entrada y salida de fluido, al girar el eje trasmite el
movimiento a ser tratado. La precisión es de +/-1% aunque se puede llegar a
+/-0.2% y caudales máximos de 600 l/min.
• El medidor de pistón alternativo, por medio de dos cámaras y un pistón se
alterna el ingreso y salida de fluido con volúmenes fijos. La precisión es de +/-
2%.

26. Método Desplazamiento Positivo
• El medidor rotativo es un sistema mecánico que permite el paso del fluido
y que detecta el caudal por el giro producido en el medidor. La precisión
depende principalmente de la calibración mecánica y es de +/- 0.2% a
0.5%.
• Hay varios tipos de medidores rotativos, variando principalmente la forma
como permiten el paso del fluido. Los principales son:
• Los cicloidales, contienen lóbulos del tipo Root, de caudales desde 30 a
66500 l/min.
• Los birrotor, tienen dos rotores helicoidales que giran entre si sin
contacto.
• Los ovales, son dos ruedas ovales que forman pequeñas cámaras que
descargan el fluido en cada ciclo.

27. Método Desplazamiento Positivo
• El medidor de paredes deformables o de membrana o fuelles esta
formado por una envoltura que se deforma a presión con orificios de
entrada y salida, su deformación tiene 4 etapas y su precisión es de +/-
0.3%.
• Para convertir la señal mecánica de los medidores por desplazamiento
normalmente se cuenta con :
• transductores de impulsos por sensor magnético para lo cual se cuenta con
rotores imantados.
• transductores con disco ranurado, que interrumpe un campo determinado y
genera una onda cuadrada proporcional al caudal.
• Generador tacométrico que genera una señal en c.c. de 0 a 100 mV
proporcional al caudal, con precisión de 0.01%.
• Transductor de impulsos fotoeléctricos por la interrupción de una lámpara.

28. 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

31. MEDIDOR ELECTROMAGNÉTICO
- Se basan en la Ley de inducción electromagnética de Faraday:
“el voltaje inducido en un conductor que se mueve en un campo
magnético, es proporcional a la velocidad del conductor,
dimensión del conductor, y fuerza del campo magnético” (E=KV D B).
- El medidor consta de:
• Tubo de caudal:
el propio tubo (de material no magnético) recubierto de material no
conductor (para no cortocircuitar el voltaje inducido),
bobinas generadoras del campo magnético, electrodos detectores del
voltaje inducido en el fluido.
• Transmisor:
Alimenta eléctricamente (C.A. o C.C.) a las bobinas.
Elimina el ruido del voltaje inducido.
Convierte la señal (mV) a la adecuada a los equipos de indicación y control
(mA, frecuencia, digitales).

32. MEDIDOR ELECTROMAGNÉTICO

33. MEDIDOR ELECTROMAGNÉTICO
- Es poco sensible a los perfiles de velocidad y exigen
conductividad de 5uohm/cm.
- No originan caída de presión .
- Se usan para líquido sucios, viscosos. y contaminados.
- Precisión: 0.25 - 1%

34. MEDIDOR VORTEX
- La introducción de un cuerpo romo en la corriente de un fluido
provoca un fenómeno de la mecánica de fluidos conocido como
vórtice o torbellino (efecto de Van Karman).
- Los vórtices son áreas de movimiento circular con alta
velocidad local.
- La frecuencia de aparición de los vórtices es proporcional a la
velocidad del fluido.
- Los vórtices causan áreas de presión fluctuante que se
detectan con sensores.
- Para poder usar este medidor es necesario que el fluido tenga
un valor mínimo del número de Reynolds (Re=ρ v D /u).
- Indicado para gases y líquidos limpios.
- Precisión: 1%

35. ROTAMETROS
- Medidores de área variable en los
que un flotador cambia su posición de
forma proporcional al caudal
- Como indicador visual. Se le puede
hacer acoplamiento magnético
-Instalación vertical
-La exactitud de un rotámetro puede
variar entre 0,5 y 5% del flujo.
-El rango puede variar desde una
fracción de cm./min. hasta 3000 gpm
-Puede medir flujo de líquidos,
gases y vapores, y es insensible a las
configuraciones de tubería aguas
arriba.

36. ROTAMETROS

37. ROTAMETROS

38. ROTAMETROS
• El tubo de vidrio es utilizado para temperaturas de 33 a 250°F,
no se utiliza en servicios de vapor, con tamaños de hasta 2”. Su
mayor desventaja es que el tubo puede romperse.
• El tubo metálico se utiliza en mas aplicaciones, de muy altas
presiones (hasta 6000psig), muy altas y muy bajas
temperaturas (de criogénicas hasta 1000°F) y puede ser
fabricado de aleaciones especiales.

39. ROTAMETROS
Ventajas Desventajas
Bajo costo No es apropiado para altas presiones
Simple Capacidad máxima de flujo limitada
Relativamente inmune a los arreglos de
tubería cercanos
Las unidades en algunos casos son
voluminosas
Baja caída de presión constante El costo se incrementa considerablemente
con operaciones extras (corazas de
protecciones o montaje en tablero)
Rango de flujo 10:1 Transmisión no disponible como estándar
Ningún tipo de suministro requerido Las incrustaciones de suciedad pueden
volver difícil la lectura
Solo manejan fluidos limpios

40. MEDIDORES DE ULTRASONIDO
• Emplean ondas ultrasónicas para determinar
el caudal.
• Son buenos para medir líquidos altamente
contaminados o corrosivos, porque se instalan
exteriormente a la tubería.
• Precisión: 2 - 5%
Medidor a pulsos
• Se introducen dos pulsos inclinados y
simultáneamente, mediante dos transmisores
emisor- receptor, que reflejan en la tubería. La
diferencia de tiempo para el mismo camino
• recorrido depende de la velocidad del flujo.

43. MEDIDORES DOPPLER
Emite ondas de frecuencia fija que reflejan en el fluido.
Como el fluido posee velocidad se produce una variación de la frecuencia
de la onda reflejada
-No se utilizan en fluidos limpios,
ya que se requiere que una
mínima cantidad de partículas o
burbujas de gas estén presentes
en la corriente del fluido.
-Requiere un máximo de 25 ppm
de sólidos suspendidos en la
corriente del fluido, o burbujas de
por lo menos 30 micrones.
-La exactitud de estos medidores
generalmente es de +2% a +5%
del valor medido.
-Debido a que las ondas
ultrasónicas pierden energía
cuando se transmiten a través de
la pared de la tubería, estos
medidores no deben ser utilizados
con materiales tales como
concretos

44. MEDIDOR MÁSICO
Compensación de Parámetros
• Hay dos formas principales de medir el caudal de masa, una opción es
la de compensar el caudal volumétrico con la variación de la densidad,
temperatura o presión. Otra opción es medir directamente la variación
del flujo másico.
• Para el caso de los fluidos que se consideran incomprensibles el flujo
másico solo depende la densidad y la variación de presiones en dos
puntos. En el caso de gases se debe tener presente que la densidad
varia por el medio de la formula ideal de los gases.
• Para esto se puede medir todas las variables comprometidas (presión,
temperatura, etc.) y hacer la compensación de solo la variable que
cambia o el cálculo de todos los parámetros.
• Actualmente la compensación se hace por microprocesadores y se
consigue precisiones que entre +/- 0.6 a 1.5%.

45. MEDIDOR TÉRMICO
El medidor térmico se basa en que al calentar en un punto medio a dos
sondas de temperatura se puede encontrar el flujo másico por la
variación de temperatura por medio de la masa. La precisión es de +/-
1%, pero trabaja para caudales bajos.

46. MEDIDOR DE MOMENTO ANGULAR
El medidor de momento angular se basa en la conservación del
momento angular, dado que el momento angular depende del par y de
la aceleración angular y como podeos descomponer el momento en
masa y radio, se puede conseguir una variación directa si mantenemos
constantes los parámetros de radio, velocidad angular de tal forma que
el caudal depende solo del par. Su precisión es de +/- 1% pero solo
trabaja bien con caudales bastante bajos.

47. MEDIDOR DE CORIOLIS
Cubierta
Detector de
posición
derecho
Detector de
posición
izquierdo
Barra
expansora
RTD
Tubos de flujo
Placa
base
Espaciador
Tubos de unión
múltiple
Brida
Bobina
impulsora y
magneto
Brazos de
soporte
Snubber
El fluido a la entrada del
medidor se divide entre dos
tubos en forma de U, los
cuales tienen un diámetro
menor que el de la tubería del
proceso. El flujo sigue la
trayectoria curva de los tubos,
y converge a la salida del
medidor

48. MEDIDOR DE CORIOLIS
Los tubos de flujo se hacen vibrar a su frecuencia natural por medio de un
mecanismo magnético. Los tubos vibran, la magnitud y dirección de la
velocidad angular es alternada. Esto crea una fuerza Coriolis alterna. Si
los tubos en forma de U son suficientemente elásticos, las fuerzas de
Coriolis inducidas por la masa del fluido producen una pequeña
deformación elástica. A partir de ella se mide y calcula el flujo de masa.

49. MEDIDOR DE CORIOLIS
Los tubos de flujo se han diseñado para vibrar a su frecuencia natural con
respaldo de un sistema electromagnético. Esta vibración tiene una amplitud
que es aproximadamente menor a 1 mm, y frecuencia entre 40 y 120 Hz
dependiendo del tamaño del medidor.

50. MEDIDOR DE CORIOLIS
Representación de la fuerza reactiva. Fuerza Coriolis y velocidad
vertical del flujo en el extremo de salida del sensor.

51. MEDIDOR DE CORIOLIS

52. 1) Por utilizar como patrón de medida unidades de masa, ésta no
se ve afectada por cambios en los parámetros de Temperatura o
Presión.
2) Por no poseer partes móviles ni desarmables, requiere de
mínimo mantenimiento.
3) Permite la medición de flujo en forma bidireccional.
4) La señal eléctrica proporcional al flujo ya viene corregida, es
decir, que no amerita de cálculos complejos para la lectura.
5) Es de fácil calibración en el campo.
6) El error real es de menos del 0.2% del caudal (+/-) la estabilidad
cero.
MEDIDOR DE CORIOLIS
Ventajas
Desventaja
Constituye el sistema de medición de flujo de mayor costo.

53. 1. ¿Es la medición másica o volumétrica?
2. ¿Es requerida velocidad de flujo o totalización?
3. ¿Qué señal es requerida?
4. ¿Qué sistema de acople es necesario?
5. ¿Es el fluido corrosivo o pasivo?
6. ¿Cuales son las restricciones ambientales?
7. ¿Es el fluido limpio o sucio?
8. ¿Qué tipo de suministro eléctrico se requiere?
9. ¿Cuál es el rango requerido, relación de flujo máximo a flujo mínimo?
10.¿Qué funcionalidad (exactitud) es necesaria?
11.¿Cual es el costo? (costo del hardware y/o costo total de permiso de
licencia)
12.¿Qué mantenimiento es requerido y quien lo va a hacer?
13.¿Cuáles son la temperatura y presión de operación?
14.¿Cuál es la caída de presión permisible, es decir, que consumo de
energía tiene?
15.¿Qué propiedades de flujo deben ser consideradas? (viscosidad,
densidad, compresibilidad, conductividad eléctrica, calidad de
lubricación, etc.)
Selección de un medidor de flujo

54. Selección de un medidor de flujo
AREA VARIABLE
PRESIÓN
DIFERENCIAL
VARIABLE
TURBINA
MAGNETICO
ULTRASONICO
TERMICO
OSCILATORIO
CORIOLIS
AREA VARIABLE
PRESIÓN DIFERENCIAL
VARIABLE
DESPLAZAMIENTO
POSITIVO
TURBINA
TERMICO
OSCILATORIO
CORIOLIS
AREA VARIABLE
PRESIÓN
DIFERENCIAL
VARIABLE
TURBINA
OSCILATORIO
MAGNETICO
CORIOLIS
ULTRASONICO
(DOPPLER)
PRESIÓN
DIFERENCIAL
VARIABLE
(EXCENTRICO,
SEGMENTADO,
VENTURI)
LIQUIDO GAS VAPOR LODOS
Otra clasificación puede ser dada por el tipo de fase que manejan. Existen
aplicaciones donde el gas esta entrampado en el líquido y donde la fase líquida
es llevada junto con la fase gaseosa. Los medidores volumétricos manejan
líquidos con gas entrampado y pueden generar un error en % volumen del gas
presente