Medidores de Caudal.

1. Contenido Teórico

¿Qué es un Medidor de Caudal?

Es un dispositivo que, instalado en una tubería, permite conocer el flujo volumétrico o caudal que está circulando por la misma, parámetro éste de muchísima importancia en aquellos procesos que involucran el transporte de un fluido. La mayoría de los medidores de caudal se basan en un cambio del área de flujo, lo que provoca un cambio de presión que puede relacionarse con el caudal a través de la ecuación de Bernoulli.

Tipos de Medidores de Caudal.

Algunos de los medidores de caudal más utilizados son el Venturi, la Placa Orificio, y el Rotámetro. El Venturi consiste de una reducción gradual del área de flujo, seguido de un ensanchamiento gradual de la misma; por estas características, provoca una pérdida de energía moderada. La placa orificio es un elemento más simple que consiste en un agujero cortado en el centro de una placa intercalada en la tubería. El paso del fluido a través del orificio, cuya área es constante y menor que la sección transversal del conducto cerrado, se realiza con un aumento apreciable de la velocidad (energía cinética) a expensa de una disminución importante de la presión. Debido al cambio brusco de sección, la pérdida de energía es importante. El rotámetro consiste de un flotador (indicador) que se mueve libremente dentro de un tubo vertical ligeramente cónico, con el extremo angosto hacia abajo. El fluido entra por la parte inferior del tubo y hace que el flotador suba hasta que el área anular entre él y la pared del tubo sea tal, que la caída de presión en este estrechamiento sea lo suficientemente grande para equilibrar el peso del flotador. El tubo es de vidrio y lleva grabada una escala lineal para conocer la posición del flotador o, directamente, el caudal.

Figura 2. Venturi (izquierda) y Placa Orificio (derecha)

Determinación del Caudal Teórico

Figura 3. Análisis de un Medidor de Caudal

Para la determinación del caudal que, teóricamente, está circulando por el medidor de caudal, se analiza el mismo a través de la ecuación de Bernoulli, la cual tiene la forma siguiente:

donde los tres sumandos representan los cambios en la energía de presión, energía cinética y energía potencial.

Si el medidor está ubicado horizontalmente, el cambio de energía potencial es nulo (Z2-Z1=0). La velocidad puede expresarse como el producto entre el caudal teórico y el área (V=Qt∙A). Se habla de caudal teórico, ya que en la ecuación de Bernoulli no aparecen reflejadas las pérdidas de energía. Así, la ecuación se puede transformar de la siguiente manera:

Multiplicando esta ecuación por , se tiene:

Dado que las presiones se miden con manómetros de líquido, usando la ecuación de la hidrostática, se puede decir que:

donde h1 y h2 son las alturas tomadas de los manómetros

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