Medidores De Flujos

MEDIDORS DE FLUJO Y

MECANICA DE FLUIDOS

UNIVERSIDAD DE CORDOBA

FACULTAD DE INGENIERIAS

PROGRAMA DE INGENIERIAS

SEDE BERASTEGUI

2013

INTRODUCCIÓN

Existe una amplísima variedad de dispositivos que permiten medir parámetros cinéticos en fluidos. Los hay que miden exclusivamente velocidad (Sondas de Velocidad), Caudal volumétrico o Caudal másico.

Dentro de cada una de estas clases, existen otras que se clasifican según su método de funcionamiento. Es difícil dar una regla general que nos permita determinar cuál será la más conveniente en nuestro proceso. Depende de que queremos medir, velocidad, caudal volumétrico ( m3/s) o másico ( kg/s ), del tipo y geometría de la tubería, de la naturaleza del fluido a medir ( gas, líquido, o mezcla de los dos, limpio o sucio, sin o con partículas disueltas, conductividad) , de la precisión que se desee alcanzar, y sobre todo, de la economía. Por regla general, los aparatos de medida son bastante caros si se desea cierta precisión.

En primer lugar vamos a estudiar los medidores de caudal más comunes en la industria como son los tubos venturi, los diafragmas, así como los caudalímetros de área variable., analizando su principio de funcionamiento y las principales características.

La presión es una fuerza por unidad de superficie y puede expresarse en unidades tales como pascal, bar, atmósferas, kilogramos por centímetro cuadrado y psi. (libras por pulgada cuadrada). Así para medir la presión, la mayor parte de los instrumentos solo pueden inferir su valor si son calibrados previamente con un dispositivo primario, como una balanza. Hay muchos tipos de instrumentos para medir presión tanto en fluidos en reposo como en movimiento, ellos se pueden agrupar basados en principios mecánicos, como deformación por fuerza y basados en principios eléctricos, por conversión de una deformación o fuerza a una propiedad eléctrica

MEDIDORES DE FLUJO Y PRESION

MEDIDORES DE FLUJO

Los medidores de flujo son instrumentos utilizados para determinar la cantidad de flujo másico que pasa a través de una tubería. Otros nombres con los cuales suelen llamarse: Flujómetros, caudalimetros o medidores de caudal.

Existe una gran cantidad de principios con los cuales operan este tipo de instrumentos, su selección está en función de la precisión requerida de las lecturas, así como de su costo y mantenimiento.

En general se clasifican en: diferencial de presión, desplazamiento positivo, por medición de velocidad y por medición de masa.

TIPOS DE MEDIDIORES DE FLUJO

MEDIDORES DE FLUJO DE CABEZA VARIABLE

Estos medidores funcionan en base a que cuando una corriente de fluido se restringe, su presión disminuye por una cantidad que depende de la velocidad de flujo a través de la restricción, por lo tanto la diferencia de presión entre los puntos antes y después de la restricción puede utilizarse para indicar la velocidad del flujo. Los tipos más comunes de medidores de cabeza variable son el tubo venturi, la placa orificio y el tubo de flujo.

TUBO DE VENTURI

El Tubo Venturi lo crea el físico e inventor italiano Giovanni Battista Venturi (1746–1822), fue profesor en Módena y Pavía, en Paris y Berna, ciudades donde vivió mucho tiempo, estudió teorías que se relacionan con el calor, óptica e hidráulica, en éste último campo descubre el tubo que lleva su nombre, “tubo venturi”. Según él, el tubo es un dispositivo para medir el gasto del fluido, es decir, la cantidad de flujo por unidad de tiempo, a partir de una diferencia de presión que existe entre el lugar por donde entra la corriente y el punto, calibrable de mínima sección del tubo, en donde su parte ancha final actúa como difusor.

“El Tubo Venturi es un dispositivo que origina una pérdida de presión al pasar por él un fluido. En esencia, consta de 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 mide la caída de presión y hace posible calcular el caudal instantáneo”.

USO

El tubo venturi se recomienda usar en casos donde el flujo es grande y que se requiera una baja caída de presión, o bien, el fluido sea altamente viscoso, se utiliza donde se requiera el máximo de exactitud, en la medición de fluidos altamente viscosos, y cuando se necesite una mínima caída de presión permanente, el tubo venturi es difícil de construir y tiene un costo más alto que otros elementos primarios. su diseño consiste en una sección recta de entrada del mismo diámetro que la tubería, ahí se conecta la toma de alta presión, después contiene una sección cónica convergente que va disminuyendo poco a poco y transversalmente la corriente del fluido, se aumenta la velocidad al disminuir la presión, el diseño además consiste de una garganta cilíndrica, se coloca ahí la toma de baja presión, en esta área el flujo no aumenta ni disminuye, el tubo venturi termina con un cono divergente de recuperación, aquí la velocidad disminuye y se recupera la presión, recupera hasta un 98% de presión para una relación beta del 0.75.

INSTALACION

Él tuvo de venturi se inserta en la tubería como un tramo de la misma, se instala en todo tipo de tuberías mediante bridas de conexión adecuadas. El Venturi tiene una sección de entrada de diámetro igual al diámetro de conducción de la tubería a la cual se conecta. La sección de entrada conduce hacia un cono de convergencia angular fija, terminando en una garganta de un diámetro más reducido, se fabrica exactamente según las dimensiones que establece su cálculo, la garganta se comunica con un cono de salida o de descarga con divergencia angular fija, cuyo diámetro final es habitualmente igual al de entrada. La sección de entrada está provista de tomas de presión que acaban en un racord anular, cuyo fin es el de uniformar la presión de entrada. Es en este punto donde se conecta a la toma de alta presión del transmisor la conexión de la toma de baja presión se realiza en la garganta mediante un dispositivo similar, la diferencia entre ambas presiones sirve para realizar la determinación del caudal. El tubo Venturi se fabrica con materiales diversos según la aplicación de destino, el material más empleado es acero al carbono, también se utiliza el latón, bronce, acero inoxidable, cemento, y revestimientos de elastómeros para paliar los efectos de la corrosión.

FICHA TECNICA

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Rango de medición 100 ... 8.000 m³/h

Precisión ±2 %

Capacidad de lectura según modelo

Versiones Versión con brida / con manguito

Carcasa polipropileno

Color gris

Temperatura ambiental 0 ... +80 ºC

Norma DIN EN ISO 5167 / ISA 1932

LA PLACA DE ORIFICIO

La placa de orificio es el elemento primario para la medición de flujo más sencillo, es una lámina plana circular con un orificio concéntrico, excéntrico o segmentado y se fabrica de acero inoxidable.

USO

La placa de orificio tiene una dimensión exterior igual al espacio interno que existe entre los tornillos de las bridas del montaje, el espesor del disco depende del tamaño de la tubería y la temperatura de operación, en la cara de la placa de orificio que se conecta por la toma de alta presión, se coloca perpendicular a la tubería y el borde del orificio.

Para usarse en gases, no obstante se ha aplicado ampliamente y con gran éxito para medir el gasto de agua en tuberías.

La ventaja de las placas de orificio, a la hora de medir caudales, es su bajo coste, el inconveniente es la falta de precisión.

INSTALACION

La placa de orificio consiste en una placa perforada que se instala en la tubería, el orificio que posee es una abertura cilíndrica o prismática a través de la cual fluye el fluido. El orificio es normalizado, la característica de este borde es que el chorro que éste genera no toca en su salida de nuevo la pared del orificio, el caudal se puede determinar por medio de las lecturas de presión diferenciales.

Dos tomas conectadas en la parte anterior y posterior de la placa captan esta presión diferencial, la disposición de las tomas se pueden observar con más claridad en la siguiente figura:

El orificio de la placa, puede ser: concéntrico, excéntrico y segmentada como se muestra en la siguiente figura:

La placa concéntrica sirve para líquidos, Excéntrica para los gases donde los cambios de presión implican condensación, Cuando los fluidos contienen un alto porcentaje de gases disueltos, Segmentada, partículas en suspensión implican turbulencias que limpiarán (para que no se aglomeren partículas) el lado de alta presión evitando errores en la medición.

La norma ISO 5167, determina la geometría y el método de empleo, es decir, las condiciones de funcionamiento e instalación de las placas de orificio, cuando se instala en una tubería en carga. Además, esta norma específica la información previa para calcular el caudal, siendo aplicable junto con los requisitos dados en la norma ISO 5167-1.

FICHA TECNICA

BOQUILLA

...