Medidas de caudal

Medidas de caudal

1. Medidores volumétricos

   • Instrumentos de presión diferencial
     • Fórmula general
       • La fórmula de caudal obtenida con los elementos de presión diferencial se basa en la aplicación del teorema de Bernouilli.
     • Elementos de presión diferencial
       • La placa-orificio o diafragma
         • Consiste en una placa perforada instalada en la tubería. Dos tomas conectadas en la parte anterior y posterior de la placa, captan esta presión diferencial la cual es proporcional al cuadrado del caudal.
       • Tomas en la brida (flange taps)
         • Es bastante utilizada porque su instalación es cómoda ya que las tomas están taladradas en las bridas que soportan la placa y situadas a 1" de distancia de la misma.
       • Tomas en la vena contraída (vena contracta taps)
         • La toma posterior está situada en un punto donde la vena alcanza su diámetro más pequeño, lo cual depende de la razón de diámetros.
       • Tomas radiales (radius taps).
         • Son parecidas a las tomas de vena contraída, pero fijando siempre las tomas anterior y posterior a 1 y 1/2 de tubería.
       • Tomas en la cámara anular (comer taps)
         • Las tomas están situadas inmediatamente antes y después del diafragma y requieren el empleo de una cámara anular especial.
           • El orificio de la placa puede ser concéntrico, excéntrico o segmental, con un pequeño orificio de purga para los pequeños arrastres sólidos o gaseosos que pueda llevar el fluido.
       • La tobera
         • Situada en la tubería con dos tomas, una anterior y la otra en el centro de la sección más pequeña.
     • ISO 5167- 1980
       • Medida del flujo de fluidos por medio de placas-orificio, toberas o tubos Venturi, insertados en conductos de sección circular. International Organization for Standarization, Ginebra, Suiza.
     • Tubo Pitot
       • El tubo Pitot mide la diferencia entre la presión total y la presión estática, o sea, la presión dinámica, la cual es proporcional al cuadrado de la velocidad.
         • El tubo Pitot es sensible a las variaciones en la distribución de velocidades en la sección de la tubería, de aquí que en su empleo es esencial que el flujo sea laminar disponiéndolo en un tramo recto de tubería.
     • Tubo Annubar
       • El tubo que mide la presión total está situado a lo largo de un diámetro transversal de la tubería y consta de varios orificios de posición crítica determinada por computador, que cubren cada uno la presión total en un anillo de área transversal de la tubería.
     • Transmisores de fuelle y diafragma
       • La presión diferencial creada por la placa, la tobera o el tubo Venturi, puede medirse con un tubo en U de mercurio o bien, transmitirse con los instrumentos llamados convertidores diferenciales.
       • Los transmisores de fuelle
         • Contienen dos cámaras para el alta y la baja presión. La alta presión comprime el fuelle correspondiente, arrastrando la palanca de unión, el cable y un eje exterior, cuyo movimiento actúa sobre el transductor neumático o eléctrico.
       • Los transmisores de diafragma
         • Se diferencian de los anteriores en que la separación entre las dos cámaras se efectúa mediante diafragmas.
     • Integradores
       • Los instrumentos transmisores o registradores de caudal miden realmente una presión diferencial y como el caudal varía según la raíz cuadrada de la presión diferencial.
   • Área variable
     • Los rotámetros son medidores de caudal de área variable en los cuales un flota- dor cambia su posición dentro de un tubo. proporcionalmente al flujo del fluido.
       • El vertedero Parshall o Venturi
         • Se emplea normalmente en aquellas aplicaciones en las que un vertedero normal no es siempre adecuado tal como ocurre cuando el líquido transporta sólidos o sedimentos en cantidad excesiva, o bien cuando no existe altura de presión suficiente.
       • Turbinas
         • Los medidores de turbina consisten en un rotor que gira al paso del fluido con una velocidad directamente proporcional al caudal.
       • Transductores ultrasónicos
         • Los transductores de ultrasonidos miden el caudal por diferencia de velocidades del sonido al propagarse éste en el sentido del flujo del fluido y en el sentido contrario. Los sensores están situados en una tubería de la que se conocen el área y el perfil de velocidades
   • Velocidad
     • Consiste en una placa instalada directamente en el centro de la tubería y sometida al empuje del fluido.
     • Vertederos y Venturi
       • En la medición del caudal en canales abiertos, se utilizan vertederos de formas variadas que provocan una diferencia de alturas del líquido en el canal entre la zona anterior del vertedero y su punto más bajo.
     • El vertedero Parshall o Venturi
       • Se emplea normalmente en aquellas aplicaciones en las que un vertedero normal no es siempre adecuado tal como ocurre cuando el líquido transporta sólidos o sedimentos en cantidad excesiva, o bien cuando no existe altura de presión suficiente.
     • Turbinas
       • Los medidores de turbina consisten en un rotor que gira al paso del fluido con una velocidad directamente proporcional al caudal.
     • Transductores ultrasónicos
       • Los transductores de ultrasonidos miden el caudal por diferencia de velocidades del sonido al propagarse éste en el sentido del flujo del fluido y en el sentido contrario. Los sensores están situados en una tubería de la que se conocen el área y el perfil de velocidades.
   • Fuerza (medidor de placa)
     • Consiste en una placa instalada directamente en el centro de la tubería y sometida al empuje del fluido.
   • Tensión inducida
     • En el medidor magnético de caudal
       • El conductor es el líquido y (Es) es la señal generada, esta señal es captada por dos electrodos rasantes con la superficie interior del tubo y diametralmente opuestos.
   • Desplazamiento positivo
     • Los medidores de desplazamiento positivo miden el caudal en volumen contando o integrando volúmenes separados del líquido. Las partes mecánicas del instrumento se mueven aprovechando la energía del fluido y dan lugar a una pérdida de carga.
     • Medidor de disco oscilante
       • El instrumento dispone de una cámara circular con un disco plano móvil dotado de una ranura en la que está intercalada una placa fija. Esta placa separa la entrada de la salida e impide el giro del disco durante el paso del fluido.
     • Medidor de pistón alternativo
       • El medidor de pistón convencional es el más antiguo de los medidores de desplazamiento positivo.
         • Varios pistones
         • Pistones de doble acción
         • Válvulas rotativas
         • Válvulas deslizantes horizontales.
     • Medidor de pistón oscilante
       • Se compone de una cámara de medida cilíndrica con una placa divisora que separa los orificios de entrada y de salida.
         • La única parte móvil es un pistón cilíndrico que oscila suavemente en un movimiento circular entre las dos caras planas de la cámara.
     • Medidor rotativo
       • Este tipo de instrumento tiene válvulas rotativas que giran excéntricamente rozando con las paredes de una cámara circular y transportan el líquido en forma incremental de la entrada a la salida.
     • Los cicloidales
       • Contienen dos lóbulos del tipo Root engranados entre sí que giran en direcciones opuestas manteniendo una posición relativa fija y desplazando un volumen fijo de fluido líquido o gas en cada revolución.
   • Torbellino y Vórtex
     • El medidor de caudal por torbellino se basa en la determinación de la frecuencia del torbellino producido por una hélice estática situada dentro de la tubería a cuyo través pasa el fluido (líquido o gas).
   • Oscilante
     • Consiste en un pequeño orificio situado en el cuerpo del medidor, que genera una presión diferencial y provoca el paso del fluido por el área de medida.
     • Medidores de caudal masa
       • La determinación de la caudal masa puede efectuarse a partir de una medida volumétrica compensándola para las variaciones de densidad del fluido, o bien de terminar directamente la caudal masa aprovechando características medibles de la masa del fluido.
   • Los medidores volumétricos determinan el caudal en volumen del fluido, bien sea directamente (desplazamiento), bien indirectamente por deducción (presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida, torbellino).

2. Medidores de caudal masa

   • Compensación de de variaciones de densidad de flujo en medidores volumétricos
     • En los líquidos, como son incompresibles, la densidad varía por los cambios en la temperatura del fluido.
       • El campo de medida del transmisor de densidad se fija de tal modo que el factor de corrección sea 1 cuando la densidad transmitida corresponde a la de cálculo.
   • Medición directa del caudal - masa
     • Si bien en la industria se utilizan normalmente medidores volumétricos de caudal, con el caudal determinado en las condiciones de servicio, o bien compensado según la presión, la temperatura o la densidad.
       • Medidores térmicos de caudal
         • Para aumentar el caudal medible se deriva con un capilar el fluido y se intercala un laminador que garantiza el mismo flujo laminar que en el capilar.
       • Medidores de momento angular
         • El medidor axial de una turbina
           • Consiste en un rotor radial con canales de paso del fluido, que gira a una velocidad constante por acoplamiento magnético con un motor síncrono, comunicando al fluido un momento angular.
         • El medidor axial de doble turbina
           • Basado en el mismo principio de momento angular, contiene dos turbinas montadas en el mismo eje y enlazadas con un dispositivo de torsión calibrado.
         • Medidor de Coriolis
           • Los sensores magnéticos de posición están situados en el centro del tubo y combinan dos intervalos de tiempo, uno del movimiento hacia abajo del tubo y el otro del movimiento hacia arriba.