MEDICION DEL CAUDAL

MEDICION DE CAUDAL

Instituto Argentino de Automación Industrial

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1. Justificación de su estudio:

La medición de caudal es de fundamental importancia en la?industria de procesos. Prueba de ello es su elevado porcentaje de ocurrencia en la práctica, dentro del conjunto de mediciones que se realiza habitualmente.

He aquí algunas de las funciones que se pueden llevar a cabo a través de la medición de caudales.

a. Conocimiento de la producción de un proceso o planta.

b. Conocimiento de los diferentes consumos.

c. Distribución en forma prefijada de una corriente.

d. Mezcla de varias corrientes en determinadas proporciones.

e. Realización de balance de materia alrededor de un equipo.

2. Campo de medición:

El campo de valores de caudal que se puede medir es sumamente vasto. En forma indicativa diremos que abarca desde los grandes caudales en ríos hasta los pequeños caudales que circulan por cromatógrafos y analizadores de gas.

3. Tipos de fluidos:

También es amplia la gama de condiciones de operación que se presentan con fluidos de muy diferentes características tales como fluidos barrosos, pastosos, viscosos, de dos fases, con sólidos en suspensión, de alta velocidad, corrosivos, etc.

4. Condiciones de operación:

Lo mismo se puede decir con respecto a condiciones de presión y temperatura bajo las cuales se debe realizar la medición.

5. Clasificación de los medidores:

Existe una gran división en este tipo de medidores. Es la que surge de clasifica los en:

a. Medidores de caudal

b. Medidores de volumen, es decir de caudal acumulado o integrado en el tiempo.

De los primeros se obtienen valores expresados en unidades de volumen por unidad de tiempo.

De los segundos en cambio, se los obtiene en unidades de volumen.

Los medidores de caudal se aplican mayormente a la medición de variables de proceso mientras que los de volumen se utilizan básicamente con fines contables.

Como ejemplo de estos últimos mencionamos operaciones de mezclado en procesos batch, caso típico el llenado de reactores o el "blending" de naftas.

Se puede en todos los casos pasar de una medición a la otra.

Dependeré del proceso particular, que la magnitud básica sea caudal o volumen.

Se presentarán así casos en que se desea controlar caudal y conocer asimismo el volumen procesado en un determinado lapso de tiempo.

En la misma forma, en aquellos casos en que se mide el volumen acumulado a partir de un determinado instante, por derivación se podré determinar el caudal que circula instantáneamente. Caso típico es el de las estaciones terminales de oleoductos o poliductos.

6. Medidores de caudal a estudiar:

A continuación listamos los medidores de caudal que serán objeto de estudio durante el presente curso.

a. Deprimógenos

b. Rotámetro

c. Magnético

d. Tubo de Pitot

7. Medidores volumétricos a estudiar:

Los medidores volumétricos que se analizarán son:

a. De turbina

b. De desplazamiento positivo.

8. Elementos deprimógenos. Fundamento teórico:

Se denominan de esa forma porque su instalación produce una diferencia de presiones, pérdida de carga, que se vincula con el caudal que circula, en una relación determinable.

Analizaremos en forma genérica la forma de la relación caudal?pérdida de carga en un elemento deprimógeno.

Por razones de simplicidad el fluido en circulación será un líquido, para el cual admitiremos una variación despreciable de su densidad por los cambios en presión y temperatura que se puedan verificar al atravesar la vena fluida un elemento deprimógeno.

Consideraremos la circulación de fluido por una cañería de sección constante y que lo hace en condiciones de régimen estacionario a caudal constante.

Aceptar las hipótesis de densidad y caudal constantes implica necesariamente que el flujo másico, su producto, también lo es.

De allí que, si en un intervalo de tiempo dado, toda la masa que pasa por la sección 1-1 debe también hacerlo por la sección 2-2, menor, lo deberá hacer a una velocidad necesariamente superior.

Figura 1

Ello implica un incremento de la energía cinética, que, manteniéndose constante el nivel energético total, se deberé originar en una disminución de otro tipo de energía de modo tal de satisfacer dicha condición.

Considerando despreciables otras contribuciones energéticas como puede ser la potencial de nivel o la de energía interna, el incremento de energía cinética se verifica a expensas de una disminución de la energía potencial de presión.

Corriente abajo de la restricción al recuperarse la sección disminuye la energía cinética y aumenta nuevamente la energía potencial de presión.

Si el estrechamiento de la sección de la cañería fuera gradual, la presión estática y la velocidad volverían a tener, corriente abajo, los mismos valores que tenían corriente arriba de la restricción.

También se verificaría, en tal caso, que la mínima sección de la vena fluida coincidiría con la mínima sección del estrechamiento.

No ocurre lo mismo si la restricción es brusca, en cuyo caso la vena fluida presenta una sección inferior a la del estrechamiento, que se denomina "VENA CONTRACTA" y que se encuentra corriente abajo de mismo.

Figura 2

La ubicación de la sección de vena

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