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DIAPOSITIVAS MEDIDORES DE CAUDAL

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       

 

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Un fluido es un conjunto de moléculas que se distribuyen aleatoriamente y se mantienen unidas por fuerzas cohesivas débiles que se crean entre moléculas y por fuerzas ejercidas por las paredes de un envase.  Por lo tanto, son fluidos los líquidos y los gases. Una diferencia esencial entre un fluido y un sólido es que un fluido no soporta fuerzas tangenciales y los sólidos sí. De acuerdo con esto, los fluidos son sistemas que están en continuo movimiento.  En este contexto, la mecánica clásica debe modificarse un poco. Por ejemplo el concepto de masa se reemplaza por otro concepto, llamado densidad, que corresponde a la masa por unidad de volumen. 

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

La materia generalmente se clasifica de acuerdo con algunos de los cuatro estados en que se encuentra: sólido, líquido, gaseoso y plasma. Un sólido tiene forma y volumen definidos. Un líquido tiene un volumen definido pero no una forma definida. Un gas no tiene ni volumen ni forma definidos. Un sólido se comprime bajo la acción de fuerzas externas, pero si estas fuerzas dejan de actuar, tiende a retomar su forma y tamaño original. Según el tiempo de respuesta del cambio de la forma a una fuerza externa o presión, la materia puede comportarse como un sólido o como un fluido. En algunos casos, el material se comporta en un estado intermedio, como por ejemplo plástico, goma, asfalto, grasa, miel, etc.

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LOS FLUIDOS

LOS FLUIDOS 

Fluido: Sustancia que se deforma continuamente al ser sometida a una fuerza tangencial, de tal manera que adopta espontáneamente la forma del recipiente que lo contiene. Flujo: Fluido en movimiento, debido a una diferencia de presiones. Tipos De Flujo Flujos Abiertos: canales abiertos, ríos Flujos Cerrados: tuberías Flujos Laminares Flujos Turbulentos Flujos Cavitantes

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DEFINICIONES BÁSICAS

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DENSIDAD

DENSIDAD

Una propiedad de cualquier sustancia es su densidad.  La densidad ρ de cualquier material se define como la cantidad de masa m contenida en cada unidad de volumen V. Como la distribución de masa puede variar si se considera el volumen completo de sustancia, se debe definir en forma microscópica la densidad en cada punto del cuerpo en forma diferencial, esto es:



=

La densidad es una magnitud física escalar, su unidad de medida en el SI es kg/m3.  La densidad cambia con la temperatura. La densidad de los fluidos depende también y de la presión.  Si un cuerpo tiene la misma densidad en todo el volumen, es decir es constante, se dice que es homogéneo, en caso contrario es heterogéneo, en este caso el cuerpo tiene una distribución de masa variable dentro del volumen. La densidad de los líquidos (y sólidos) es del orden de 1000 veces la de los gases.

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COMUNES

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Cuando un fluido está en movimiento, el flujo se puede clasificar en dos tipos: a) Flujo estacionario o laminar si cada partícula de fluido sigue una trayectoria uniforme y estas no se cruzan, es un flujo ideal. Por ejemplo el humo de cigarrillo justo después de salir del cigarro es laminar. En el flujo estacionario la velocidad del fluido permanece constante en el tiempo. Sobre una velocidad crítica, el flujo se hace turbulento. b) Flujo turbulento es un flujo irregular con regiones donde se producen torbellinos. Por ejemplo el humo de cigarrillo en la parte superior alejada del cigarro es turbulento. El flujo laminar se vuelve turbulento por efecto de la fricción que también está presente en los fluidos y surge cuando un objeto o capa del fluido que se mueve a través de él desplaza a otra porción de fluido; lo notas por ejemplo cuando corres en el agua.

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DINÁMICA DE FLUIDOS

VALORES DENSIDAD SUSTANCIAS

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DINÁMICA DE FLUIDOS

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La fricción interna en un fluido es la resistencia que presenta cada capa de fluido a moverse respecto a otra capa. La fricción interna o roce de un fluido en movimiento se mide por un coeficiente de viscosidad η. Por efecto de la viscosidad parte de la energía cinética del fluido se transforma en energía térmica, similar al caso de los sólidos. Debido a que el movimiento de un fluido real es muy complejo, consideraremos un modelo de fluido ideal con las siguientes restricciones: fluido incompresible -densidad constante flujo estacionario, laminar –la velocidad en cada punto es constante. rotacional –no tiene momento angular.

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DINÁMICA DE FLUIDOS – # DE REYNOLDS

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DINÁMICA DE FLUIDOS – # DE REYNOLDS

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DINÁMICA DE FLUIDOS – # DE REYNOLDS

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Considerar un fluido que se mueve a lo largo de un tubo de corriente, cuya sección transversal aumenta en dirección del flujo, como en la figura. En un intervalo Δt en la sección más angosta del tubo de área A1, el fluido se mueve una distancia Δx1 = v1 Δt. La masa contenida en el volumen A1 Δx1 es Δm1 = ρ1A1 Δx1. De manera similar, en la sección ancha del tubo de área A2, se obtienen expresiones equivalentes en el mismo Δt, cambiando el subíndice 1 por 2. Pero la masa se conserva en el flujo estacionario, esto es la masa que cruza por A1 es igual a la masa que pasa por A2 en el intervalo de tiempo Δt. Esta se llama ecuación de continuidad, representa la conservación de la masa: significa que la masa no puede ser creada ni destruida, sólo se puede transformar, similar a la conservación de la energía.

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LEY DE CONTINUIDAD

Para un fluido incompresible, es decir de densidad constante, la ecuación de continuidad se reduce a:

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esto es, el producto del área por la rapidez normal a la superficie en todos los puntos a lo largo del tubo de corriente es constante. La rapideces mayor (menor) donde el tubo es más angosto (ancho) y como la masa se conserva, la misma cantidad de fluido que entra por un lado del tubo es la que sale por el otro lado, en el mismo intervalo de tiempo. La cantidad Av, que en el SI tiene unidades de m3/s, se llama flujo de volumen o caudal Q = Av. 15

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La trayectoria seguida por una partícula de fluido estacionario se llama línea de corriente, así que por definición la velocidad es siempre tangente a la línea de corriente en cualquier punto. Por lo tanto las líneas de corriente no se pueden cruzar, sino en el punto de cruce, la partícula de fluido podría irse por cualquiera de las líneas y el flujo no sería estacionario. Un conjunto de líneas de corriente forma un tubo de corriente o de flujo, las partículas de fluido se pueden mover sólo a lo largo del tubo, ya que las líneas de corriente no se cruzan.

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ECUACIÓN DE CONTINUIDAD:

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El trabajo neto realizado por las fuerzas en el intervalo de tiempo Δt es:

Cuando un fluido se mueve por una región en que su rapidez o su altura se modifican la presión también cambia. La fuerza de la presión p1 en el extremo inferior del tubo de área A1 es F1 = p1 A1. El trabajo realizado por esta fuerza sobre el fluido es W1 = F1 Δx1 = p1A1 Δx1 = p1 ΔV, donde ΔV es el volumen de fluido considerado. De manera equivalente, si se considera un mismo intervalo de tiempo, el volumen ΔV de fluido que cruza la sección superior de área A2 es el mismo, entonces el trabajo es W2 = -p2A2Δx1 = -p2 ΔV.

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ECUACIÓN DE BERNOULLI

TEOREMA DE BERNOULLI

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y la variación de energía potencial gravitacional es:

Parte de este trabajo se usa en cambiar tanto la energía cinética como la energía potencial gravitacional del fluido. Si Δm es la masa que pasa por el tubo de corriente en el tiempo Δt, entonces la variación de energía cinética es:

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Por el teorema del trabajo y energía se tiene:

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PERFIL DE FLUJO Y EFECTOS DE TUBERÍA Los cálculos del número de Reynolds son válidos para perfiles simétricos. Sin embargo, como el flujo se mueve a través de una tubería, los perfiles se distorsionan o son asimétricos. Un simple codo de 90o, distorsiona el perfil de flujo. Como el flujo se mueve a través del codo, se acelera alrededor y hacia fuera de la curva y disminuye su velocidad dentro de la curva. El perfil se distorsiona con una zona de alta velocidad ocurriendo al otro lado de la línea de centro de la tubería.

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PERFIL DE FLUJO Y EFECTOS DE TUBERÍA

PERFIL DE FLUJO Y EFECTOS DE TUBERÍA

Existen algunas recomendaciones de ASME para tubería corriente arriba y corriente abajo para el caso de orificios o toberas de flujo después de un disturbio específico.  Gráficas similares pueden existir para otro tipos de medidores.



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

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

Idealmente el perfil de flujo lo define el Número de Reynolds y la condición de la pared interna de la tubería (rugosidad). El perfil puede ser restablecido por acondicionadores de flujo, aunque se deben de utilizar con discreción y sumo cuidado. Aunque la mayor parte de los acondicionadores de flujo como Sprenkle, Zanker, Mitsubishi y Vortab son efectivos en la eliminación de perfiles de flujo distorsionado, chorros y remolinos persistentes, su principal desventaja es que tienen pérdida de cabeza.

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

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MEDICIÓN DE FLUJO

UNIDADES DE MEDIDA DE FLUJO

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, otros miden la velocidad promedio, y aplicando luego la Ecuación de Continuidad y la Ecuación de la Energía de Bernoulli se calculan la velocidad y el caudal.

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VARIABLES FISICAS APLICABLES

FACTORES PARA LA ELECCIÓN DEL TIPO DE MEDIDOR DE FLUIDO

En función del fluido y el tipo de caudal (volumétrico o másico)que se desea medir, se pueden agrupar los sensores por la variable física a transformar para la medición:  Mediciones volumétricas:  a) Presión diferencial  Platina placa orificio  Tubo venturi  Tubo pitut Todos estos conectados a un tubo U o aun elemento de fuelle ó diafragma  b) Área Variable (Rotámetro)  c) Velocidad (Turbinas, Vortex, Ultrasonido)  d) Tensión Inducida (Medidor Magnético)  Mediciones másicas:  a)Compensación de presión y temperatura. 28  b) Fuerza de Coriolis

Intervalo de medición Exactitud y precisión requerida  Pérdida de presión  Tipo de fluido  Tipo de medición  Calibración y configuración  Medio ambiente  Lugar de ubicación 

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

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PRESIÓN DIFERENCIAL

TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO VOLUMÉTRICO

          

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL

VENTAJAS

DESVENTAJAS

Las principales ventajas de estos medidores son:  Su sencillez de construcción.  No incluyen partes móviles.  Su funcionamiento se comprende con facilidad.  No son caros, particularmente si se instalan en grandes tuberías y se comparan con otros medidores.  Pueden utilizarse para la mayoría de los fluidos.  Hay abundante información sobre sus diferentes usos.

Sus principales desventajas son:  La amplitud del rango de medida es menor que para la mayoría de los otros medidores. INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL DOC. ING Luz Adriana Guzmán T.

MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL



 



 31

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

Si imaginamos una corriente de agua por una tubería cerrada (ver gráfico), el caudal en la tubería se define como:  Q= V/t  Donde V es el volumen que se ha trasladado en el tiempo t. Si expresamos la velocidad como:  v= l/ t  Donde l es la longitud recorrida por el fluido en el tiempo t Entonces:  Q= V/ t = A. l/ t = A.v 

Puede producir pérdidas de carga significativas, es decir provocan una caída de presión alta. La señal de salida no es lineal con el flujo. Deben de respetarse tramos rectos de tubería corriente arriba y corriente abajo del medidor que, según la localización de la tubería y los accesorios existentes, pueden llegar a ser grandes. Pueden producirse efectos de envejecimiento, es decir, acumulación de depósitos o la erosión de las aristas vivas.

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL *Placa de Orificio, Tobera o Boquilla de Flujo, Tubo deVenturi, Tubo de Pitot, Tubo Anubbar MEDIDOR DE ÁREA VARIABLE *Rotámetro MEDIDORES DE VELOCIDAD *Turbina, Transductores ultrasónicos MEDIDOR DE FUERZA * Medidor de Placa MEDIDOR DE TENSIÓN INDUCIDA *Medidor magnético de caudal MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO *Disco y Pistón oscilante, Pistón alternativo, rotativos, etc. MEDIDORES DE TORBELLINO Y VÓRTEX MEDIDOR OSCILANTE

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

La precisión suele ser menor que la de medidores más modernos, especialmente si, como es habitual, el medidor se entrega sin 32 calibrar.

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – PLACA ORIFICIO 

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La placa de orificio es el dispositivo de medición de flujo más comúnmente usado, cuyas características son:  Máxima pérdida de presión permanente.  Más fácil de instalar.  Fácilmente reproducible.  Requiere inspección periódica.  Es el de más bajo costo.  Es el dispositivo más conocido.  Mide flujos de líquidos, gases y vapores bajo un amplio rango de condiciones.  Consiste básicamente de una placa circular perforada, la cual se inserta en la tubería y presenta una restricción al paso del flujo, lo que general una presión diferencial en el sistema, la que se mide, y resulta ser proporcional a la 33 magnitud del flujo.







Consiste en una placa perforada (disco metálico), instalada en una tubería. Cuando una placa de orificio se coloca en forma concéntrica dentro de una tubería, ésta 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. Su propósito es determinar la rata de flujo de mediciones de presión diferencial a través del orificio. La corriente que fluye a través del orificio forma una vena contracta (área del flujo mínima) que es más pequeña que el área de la abertura en la placa de orificio. La rápida velocidad del flujo resulta en una disminución de 34 presión hacia abajo desde el orificio.

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – PLACA ORIFICIO

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – PLACA ORIFICIO

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – PLACA ORIFICIO

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TIPOS DE PLACAS DE ORIFICIO

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Ventajas:  Es económica. El 50% de los medidores de caudal utilizados en la industria son P.O.

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – PLACA ORIFICIO

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – PLACA ORIFICIO

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – PLACA ORIFICIO

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – PLACA ORIFICIO

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – PLACA ORIFICIO

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – PLACA ORIFICIO

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – PLACA ORIFICIO

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – PLACA ORIFICIO

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – PLACA ORIFICIO

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – PLACA ORIFICIO

MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – BOQUILLA O TOBERA DE FLUJO

Desventajas: El coeficiente de descarga puede cambiar con el tiempo debido al desgaste y la acumulación de suciedad. Se puede obstruir y reducir el diámetro del orificio. Para evitar esto se utilizan orificios excéntricos y segmentales.  * Pérdida de carga (caída de presión) apreciable debido al efecto de turbulencia que se puede generar antes de la placa  * Los valores de Cd llegan a máximo 0,6  * Para mejorar esta situación se desarrollan perfiles más lineales, que minimicen estos efectos.  * Así se formaron las toberas y los venturímetros, 49 permitiendo valores de Cd hasta 0,97.  

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – BOQUILLA O TOBERA DE FLUJO

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La tobera permite caudales 60% superiores a los de placa-orificio en las mismas condiciones de servicio. Su pérdida de carga es de 30 a 80% de la presión diferencial. Puede emplearse para fluidos que arrastren sólidos en pequeña cantidad. La exactitud es del orden de +/-0.95 a +/-1.5%.

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – BOQUILLA O TOBERA DE FLUJO 

Es una contracción gradual de la corriente de flujo seguida de una sección cilíndrica recta y corta.

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

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  

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – TUBO VENTURI

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – TUBO VENTURI

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

Consiste en un estrechamiento gradual cónico y una descarga con salida también suave. 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 depresión y calcular el caudal instantáneo. Permite la medición de caudales 60% superiores a los de la placa orificio en las mismas condiciones de servicio y con una pérdida de carga de solo 10 a 20% de la presión diferencial. Se utiliza cuando es importante limitar la caída de presión. Se usa para fluidos sucios y ligeramente contaminados. El alto costo restringe su utilización.

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – TUBO VENTURI

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – TUBO VENTURI

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – TUBO VENTURI

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APLICACIONES

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – TUBO DALL

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – TUBO PITOT

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – TUBO PITOT

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



 

El tubo annubar es una innovación del tubo de pitot. Cuenta con tubo exterior, situado a lo largo de un diámetro transversal de la tubería, y dos tubos interiores. El tubo exterior presenta cuatro orificios en la cara aguas arriba de la corriente, que utiliza para interpolar los perfiles de velocidad y realizar un promedio, y otro orificio en el centro del tubo pero en la cara aguas debajo de la corriente. De los tubos que están en su interior, uno sirve para promediar las presiones obtenidas en los cuatro orificios, midiendo la presión total, mientras que el otro tubo, que se encuentra en la parte posterior, mide la presión estática en el orificio central aguas debajo de la corriente. Existen diferentes tipos de tubos annubar, cuya selección depende del tamaño de la línea y su aplicación. El tubo annubar tiene mayor precisión que el tubo de pitot, así como una baja perdida de carga, utilizándose para la medida de pequeños y grandes flujos de fluidos.

MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – TUBO ANNUBAR

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – TUBO ANNUBAR 

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

En la práctica se emplea un diseño con dos tubos concéntricos, uno interior que actúa como el tubo Pitot y el exterior como un medio de medir la presión Los tubos de Pitot son instrumentos sencillos, económicos, con una caída de presión baja y disponibles en un amplio margen de tamaños. Si se utilizan adecuadamente pueden conseguirse exactitudes moderadas y, aunque su uso habitual sea para la medida de la velocidad del aire, se usan también, con la ayuda de una técnica de integración, para indicar el caudal total en grandes conductos y, prácticamente, con cualquier fluido. Probablemente la principal desventaja sea su dificultad para medir bajas velocidades del aire. Para líquidos quizás el principal problema sea la rotura de la sonda. En el tubo pitot sencillo, la colocación es muy crítica. Si el flujo esta en el extremo inferior del perfil turbulento, la diferencia en velocidad que atraviesa el flujo requerirá que se inserte el flujo donde se pueda determinar que velocidad se esta midiendo.

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – TUBO PITOT

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MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – CODOS

MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL – CODOS

Cuando un fluido circula por el codo de una tubería, está sujeto a una aceleración angular.  La fuerza centrífuga resultante crea una presión diferencial entre el radio interior y el radio exterior. La raíz cuadrada de esta presión diferencial es proporcional al caudal, siendo la base fundamental de estos medidores de caudal. 

Las tomas en el codo presentan la ventaja de que como la mayoría de las configuraciones de tuberías tienen codos, pueden situarse en ellos las tomas de presión.  Esto permite una instalación económica, sin pérdidas de presión, y sin introducir obstrucciones en la línea.  Debe ponerse especial cuidado para alinear los orificios de las tomas de presión en ambos planos.  Si el codo esta calibrado, su precisión puede ser comparable a la de una placa de orificio.

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

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MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE – ROTÁMETROS

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MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE – ROTÁMETROS

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MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE – ROTÁMETROS

MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE – ROTÁMETROS

Funcionamiento del Rotámetro

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

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MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE – ROTÁMETROS No es apropiado para altas presiones

Simple

Capacidad máxima limitada

Relativamente inmune a los arreglos de tuberías cercanos

Las unidades en algunos casos son voluminosos.

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.

Un medidor de flujo tipo turbina es aceptado ampliamente como una tecnología probada que es aplicable para medir flujo con una alta exactitud y repetibilidad y consiste de un sensor para detectar la velocidad real de un líquido que fluye por un conducto. La movilidad del líquido ocasiona que el rotor se mueva a una velocidad tangencial proporcional al flujo del volumen. El movimiento del rotor puede ser detectado mecánica, óptica o eléctricamente, registrándose el movimiento del rotor en un sistema lector externo.

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MEDIDORES DE VELOCIDAD– TIPO TURBINA

MEDIDORES DE VELOCIDAD– TIPO TURBINA

La velocidad del fluido ejerce una fuerza de arrastre en el rotor; la diferencia de presiones debido al cambio de área entre el rotor y el cono posterior ejerce una fuerza igual y opuesta.



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

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Bajo costo

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



 79

De este modo el rotor esta equilibrado hidrodinámicamente y gira entre los conos anteriores y posteriores sin necesidad de usar rodamientos axiales evitando así un rozamiento que necesariamente se produciría. Son básicamente aspas rotatorias soportadas a lo largo de la línea central del tubo. El rotor de la turbina axial está ligeramente suspendido y rota con el flujo de fluido (gas o líquido) a través del medidor de flujo. La velocidad rotacional de la turbina es proporcional a la velocidad del fluido Vt  Vf. Como el paso de flujo es fijado, la velocidad rotacional es una representación exacta del volumen del fluido fluyendo 80 a través del medidor de flujo.

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LIMITACIONES

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VENTAJAS

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MEDIDORES DE VELOCIDAD– TIPO TURBINA

MEDIDORES DE VELOCIDAD– TIPO TURBINA La única conexión mecánica entre la turbina y el Housing son los cojinetes de la turbina.



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La salida del Pick – Up magnético es un tren de pulsos de voltaje con una frecuencia proporcional a la rata de flujo volumétrico. Los pulsos se transmiten a un sistema de procesamiento de datos cercanos al medidor, donde son amplificados, contados e interfasados con un microprocesador para medir el flujo del 81 fluido.

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La rotación de la turbina es sensada por un Pick–Up magnético en el cuerpo del medidor de flujo que responde al paso de cada aspa de la turbina. 



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 

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MEDIDORES DE VELOCIDAD– TIPO TURBINA

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MEDIDORES DE VELOCIDAD– TIPO TURBINA



Rango: 0.03 a 20000 galones/minuto Los medidores de flujo tipo turbina hacen uso del principio de momento angular para medir la rata de flujo. El intercambio de momentum entre el flujo y el rotor gira al rotor a una velocidad rotacional que es proporcional a la rata de flujo. Como la bobina genera un pulso cada vez que un aspa pasa frente al Pick – Up magnético, entonces: V=kn; donde: V= volumen total del líquido pasando por el medidor k=volumen líquido/ pulso n= número de pulsos



Rata de flujo promedio



t= es un intervalo de tiempo;

 

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





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Q=kf ;

f=frecuencia

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MEDIDORES DE VELOCIDAD– TIPO TURBINA

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MEDIDORES DE VELOCIDAD– TIPO TURBINA

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MEDIDORES DE VELOCIDAD– ULTRASONIDO

MEDIDORES DE VELOCIDAD– ULTRASONIDO

Los medidores de flujo tipo ultrasónico como su nombre lo indica, miden el flujo por medición de energía u onda ultrasónica en sistemas cerrados.  Existen dos tipos:  -Medidor ultrasónico de tiempo transitorio o por impulsos y  - Medidor ultrasónico por efecto Doppler  Una onda de sonido que viaja en la dirección del flujo de fluido requiere menos tiempo entre un punto fijado y otro que una onda viaja en la dirección opuesta.  Este es el principio empleado para medir la rata de flujo con ondas ultrasónicas.

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Una onda de sonido que viaja en la dirección del flujo de fluido requiere menos tiempo entre un punto fijado y otro que una onda viaja en la dirección opuesta.  Este es el principio empleado para medir la rata de flujo con ondas ultrasónicas.

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MEDIDORES DE VELOCIDAD– ULTRASONIDO

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En la gráfica anterior se muestra un esquema para un medidor de flujo particular, en el que se observan dos sensores e ultrasonido montados en lados opuestos el tubo a un ángulo  con respecto al eje del tubo. Ambos sensores pueden recibir y transmitir ondas ultrasónicas. Las ondas ultrasónicas viajan desde A a B a la velocidad VAB, y desde el punto B al punto A a la velocidad VBA. Los tiempos del transiente tAB y tBA se pueden encontrar diciendo:

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La frecuencia de torbellino puede ser detectada de múltiples maneras y no existen resultados de pruebas que permitan establecer cual es la mejor. Son usuales: Sensores piezoeléctrico, termistores de baja inercia, Sensores capacitivos o ultrasonido.

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El límite inferior de Número de Reynolds, para que se produzca torbellino también depende de la hélice y típicamente esta entre 10,000 y 20,000.

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MEDIDORES DE VELOCIDAD– VORTEX

El medidor vortex o torbellino, mide la frecuencia de torbellino producida por una hélice estática situada en la tubería, perpendicular a la dirección del fluido. La frecuencia es directamente proporcional a la velocidad del fluido. El coeficiente de proporcionalidad es función de la forma de la hélice y se determina experimentalmente.

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A: transmisor – receptor B: transmisor – receptor L: Distancia de medición C0: Velocidad del sonido en el producto Vm: Velocidad promedio de flujo de fluido VAB (tAB) = velocidad de propagación A-B VBA (tBA) = velocidad de propagación B-A

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Tiempos diferentes de transiente son una indicación de la velocidad de flujo del fluido.

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La frecuencia de torbellino no es afectada apreciablemente por las propiedades del fluido, mientras el Número de Reynolds sea superior al mínimo no es requerida compensación por cambios de densidad, viscosidad ni temperatura de fluido, a menos que esta varíe drásticamente.

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Si el fluido es altamente corrosivo o erosivo puede deteriorar la hélice y variar la constante de calibración. Es muy sensible a las condiciones de instalación, las recomendaciones de tramos rectos son similares a las de una platina de orificio con d/D= 0,7.

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La rangoabilidades típicas son de 10:1 para líquidos y 20:1 para gases y vapor, deben ser calculadas para cada aplicación y es definida por el mínimo numero de Reynolds y la máxima velocidad de fluido (usualmente 25 ft/sec líquidos y 250 ft/sec gases y vapor). Por esta razón fluidos viscosos (u>8cp) no son generalmente recomendados.

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MEDIDORES DE VELOCIDAD– ULTRASONIDO

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MEDIDORES DE VELOCIDAD– VORTEX

MEDIDORES DE VELOCIDAD– VORTEX

El medidor tipo Vortex es un ejemplo de un medidor de flujo oscilatorio. A baja velocidad, el modelo del flujo permanece alíneado, sin embargo al incrementar la velocidad, el fluido se separa de cada lado del cuerpo y se arremolina formando vórtices (torbellinos) corriente abajo del cuerpo.  El número de vórtices generados es directamente proporcional a la velocidad del fluido.  El Vortex crea una señal pulsante el cual puede ser medido.

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El costo total del medidor hace que sea una alternativa para reemplazar platinas de orificio; su costo inicial es similar hasta 4", costos de instalación y mantenimiento son generalmente más bajos y tumba entre 50 y 67% menos presión que esta. Sin embargo el hecho de que pueden ser afectados por problemas de vibración en las tubería, inhabilidad para indicación de flujo nulo (Salida es 0% con flujo nulo o por debajo del número de Reynolds mínimo), e imposibilidad de chequeo de calibración hacen que su uso no sea extendido.

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MEDIDORES DE VELOCIDAD– ELECTROMAGNÉTICO

MEDIDORES DE VELOCIDAD– ELECTROMAGNÉTICO

El medidor de caudal electromagnético utiliza el mismo principio básico que el electrogenerador, es decir, cuando un conductor se mueve a través de un campo magnético se genera una fuerza electromotriz en el conductor, siendo su magnitud directamente proporcional a la velocidad media del conductor en movimiento.  Si el conductor es una sección de un líquido conductor circulando por un tubo aislado eléctricamente, a través de un campo magnético y se montan los electrodos diametralmente opuestos en la pared de la tubería, la fuerza electromotriz generada a través de los electrodos es directamente proporcional a la velocidad media del fluido.

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Es importante señalar que la diferencia de potencial entre los electrodos es del orden de milivoltios, por lo que dicha señal tiene que ser amplificada mediante un dispositivo secundario denominado convertidor, que proporciona una señal de salida en miliamperios, en voltios o en impulsos.

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MEDIDORES DE VELOCIDAD– ELECTROMAGNÉTICO

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MEDIDORES DE VELOCIDAD– ELECTROMAGNÉTICO Estos medidores se aplican ampliamente en: - Líquidos mezclados con agua,  - En el manejo de pasta,  - En procesos altamente corrosivos,  - En plantas de tratamiento de efluentes (industrias de desechos),  - En plantas de papel,  - En la industria del grano (maíz, cereal),  - En la industria de resinas, pinturas,  - En la medición de productos viscosos,  - En la industria de alimentos (leche, mezclas de helados, industria de cerveza, café, salsas, etc) y  - en donde la medición de flujo de proceso es díficil 

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