Medidores De Caudal

Medidores de Caudal – Universidad de Atacama

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SEMINARIO DE

AUTOMATIZACION

“Medidores de Caudal”

Universidad de Atacama

Dpto. de Industria y Negocio/

· Carolina Poblete.

· Víctor Ossandon.

· Mauricio Rivera C

· Patricio Ravest.

· Cristian Castro

· Mauricio Martínez

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ÍNDICE

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………… 3

¿QUÉ ES EL CAUDAL? …………………………………………………………….. 4

1. MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL…………………………………… 4

1.1PRINCIPALES TIPOS DE MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL ….. 5

1.1 a) Tubo Venturi ………………………………………………………….. 5

1.1 b) Placa orificio………………………………………………………….. 7

1.1 c) Tubo De Pitot………………………………………………………….. 10

1.1.c.1) El tubo Annubar ……………………………………………. 12

1.1 d) Medidores De Impacto ………………………………………………. 13

1.1.d.1) Medidores de placa ………………………………………… 14

1.1.d.2) Medidores de caudal sólido …………………………….... 15

2. MEDIDORES DE VELOCIDAD ……………………………………………………16

2.1 Medidores de Turbina ……………………………………………………16

2.2. Medidor Electromagnético……………………………………………...17

2.3. Medidor Vortex…………………………………………………………... 19

2.4. Rotámetro……………………………………………………………….... 19

2.5. Medidores Ultrasónicos……………………………………………….. 24

3. MEDIDORES MÁSICOS…………………………………………………………… 28

3.1. Medidor Másico Térmico………………………………………………. 28

3.2. Medidor de Coriolis ……………………………………………………. 29

4. MEDIDORES VOLUMÉTRICOS………………………………………………… 34

4.1. Medidores de desplazamiento positivo …………………………….. 34

4.1.a) Medidor de pistón oscilante………………………………… 35

4.1.b) Medidores de paletas deslizantes…………………………. 35

4.1.c) Medidores de engranajes…………………………………… 36

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INTRODUCCIÓN

La medición de caudal en la industria es de suma importancia, en la gran

parte de los procesos existe la necesidad de controlar el caudal, pero para

mantener este control lo primero que se debe hacer es medirlo.

Existen diferentes técnicas e instrumentos para medir el caudal, la técnica a

utilizar dependerá de la necesidad y condiciones en las cuales se esté. Los cuatro

grandes grupos que permiten medir el caudal son los siguientes: medidores de

presión diferencial, medidores de velocidad, medidores másicos y medidores

volumétricos.

. En las siguientes paginas se detallara cada una de los grupos

mencionados anteriormente, indicando entre otras cosas, el principio físico y como

funcionan

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¿QUÉ ES EL 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 esta pasando por un determinado

punto dentro de un período específico de tiempo. Para realizar esta medición se

utilizan los flujómetros.

1. 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 popular la 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 pasando se puede determinar el caudal.

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.

Una aplicación directa del Teorema de Bernoulli se encuentra en el tubo Venturi, el

cual se detallará mas adelante.

Ventajas de los medidores diferenciales

§ Su sencillez de construcción.

§ 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, y

§ Hay abundantes publicaciones sobre sus diferentes usos.

v z Cons tante

2

1

P 2

1 + r + g = r= densidad fluido

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Desventajas

§ La amplitud del campo de medida es menor que para la mayoría de los

otros tipos de medidores.

§ Pueden producir pérdidas de 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 aristas vivas.

§ La precisión suele ser menor que la de medidores más modernos,

especialmente si, como es habitual, el medidor se entrega sin calibrar.

1.1PRINCIPALES TIPOS DE MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL

1.1 a) TUBO VENTURI

Este consta en sus extremos de dos entradas en las cuales existe una boquilla, el

fluido pasa por la boquilla, generalmente se 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.

§ 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 un manómetro diferencial.

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 ajusta a una tubería de 6" y

tiene una garganta de 4" de

diámetro.

Para que se obtengan resultados

precisos, el tubo de Venturi debe

estar precedido por una longitud de

al menos 10 veces el diámetro de la

tubería.

Cono de

entrada Cono de

Salida

Garganta

Figura Nº1

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Al escurrir el fluido de la tubería a la garganta, la velocidad aumenta notablemente

y, en consecuencia, la presión disminuye; el gasto transportado por la tubería en el

caso de un flujo incompresible, está en función de la lectura en el manómetro.

Aplicación de Bernoulli a un Tubo Venturi

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, se tiene que:

( )

ú úû

ù

ê êë

é

÷ø

ö

çè

-æ

= - 4

1 2

arg

1

2

D

d

V p p g anta

r

r= densidad

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 ajusta el valor

teórico. Esto es:

( )

ú úû

ù

ê êë

é

÷ø

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çè-æ

= - 4

1 2

arg

1

2

D

d

V C p p g anta u

...