Medidores de flujo

MEDICIÓN DE FLUJO Y PRESIÓN
6.1.- Introducción a la metrología: Calibración y medida de los errores
6.2.- Introducción a la medida de flujos
6.3.- Sondas de Velocidad
6.4.- Tipos principales de medidores de flujos
Medida de flujo y presión
6.5.- Introducción a la medida de la presión
6.6.- Manómetros y barómetros
6.7.- Transductores de presión
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6.1.- Introducción a la metrología: Calibración y medida de los errores
Medida de flujo y presión
Los errores son inherentes a cualquier sistema la medida. Podemos consideramos de partida que estos
aparatos están calibrados, y por tanto se han eliminado de ellos todos los errores sistemáticos, pero aún
así, siempre existen errores que es imposible eliminar, asociados al mismo aparato, como a la forma de
medir. Por tanto, debemos partir siempre de esta base, la medida que obtenemos siempre conllevará
cierto error. Lo que debemos hacer es intentar cuantificarlo y acotarlo, para así que me resulten de utilidad
los resultados obtenidos.
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Veamos una serie de conceptos que son de utilidad, y que no
siempre están bien definidos o utilizados. No es lo mismo un
instrumento preciso que uno exacto. Un instrumento exacto es
un instrumento que proporciona una medida que como término
medio se acerca mucho al valor real, en cambio, un instrumento
preciso es un instrumento que proporciona medidas poco
dispersas, es decir, proporciona un alto grado de ‘repetibilidad’ .
Podemos tener un instrumento muy preciso que nos
proporcione una lectura erronea, pero que si repetimos la
medida muchas veces, siempre nos de el mismo valor, o muy
parecido, eso es un instrumento preciso. En el esquema de la
figura se explica la diferencia entre exactitud y precisión
Para medir la exactitud debemos comparar el valor promedio con el real, mientras que para medir la
precisión debemos comparar las medidas con las medida promedio
Podemos definir:
• Exactitud: Grado de cercanía de la lectura de un instrumento de medida respecto al valor verdadero de
la variable medida.
• Precisión: Grado de repetibilidad de las mediciones. Seria la medida de la dispersión de medidas
sucesivas respecto a la medida promedio de todas ellas
• Incertidumbre: grado de exactitud, seguridad o confianza con que fue hecha la medición.
Medida de flujo y presión
• Error: Diferencia absoluta entre el valor verdadero y el valor medido.
Así, cuando midamos una magnitud con instrumento, lo haremos repetidas veces, para así poder
proporcionar un valor promedio:
r=
1 N
∑ ri
N i =1
Y una medida de la dispersión:
σr =
N (r − r )2
∑ i
i =1 N − 1
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Así, podemos dar el valor de la medida como
r = r ±σr
Medida de flujo y presión
Como podemos ver, podemos proporcionar la precisión de la medida, ya que sólo depende de un
análisis estadístico, pero no su exactitud, ya que para ello deberíamos conocer la del valor que
queremos saber. Cuando se calibra un instrumento de medida, lo que se hace es comprobar el valor
medido sobre una referencia patrón.
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6.2.- Introducción a la medida de flujos
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 clase, existen otras que se clasifican según su método de funcionamiento.
Medida de flujo y presión
Es difícil dar una regla general que nos permita determinar cual 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, etc ) , 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 las sondas de velocidad, las cuales miden exclusivamente velocidad en
un punto, desde los sencillos tubos de Pitot hasta los sofisticados sistemas de anemometría de hilo
caliente o láser por efecto Doppler. A continuación se detallarán los medidores de caudal más comunes
en la industria como son los tubos venturi, los diafragmas o las toberas, así como los caudalímetros de
área variable.Seguidamente se introducirán otros sistemas de medida del caudal tanto volumétricos como
másicos más sofisticados y precisos, analizando su principio de funcionamiento y las principales
características.
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6.3.- Sondas de la Velocidad
6.3.A.- Tubo de Pitot
V1=0
2
2
P0 V0
P1 V1
+
+z = +
+z
γ 2g 1 γ 2g 0
V1=0
2
P V
= 0+ 0
γ γ 2g
P1
V2=0
2
2
P1 V1
P V
+
+ z1 = 2 + 2 + z 2
γ 2g
γ 2g
P1
γ
= z 2 − z1 = l
Medida de flujo y presión
Patm
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Punto de Estancamiento
Donde se ve que p1 será la presión total o presión de
estancamiento, que tiene en cuenta tanto la presión estática
como la presión dinámica producida por la velocidad.
Si conocemos la presión estática en el punto 0 podríamos
saber cual es el valor de la velocidad en el conducto.
⎛P P ⎞
⎛ P ⎞
V0 = 2g .⎜⎜ 1 − 0 ⎟⎟ = 2g .⎜⎜ l − 0 ⎟⎟
⎝γ γ ⎠
⎝ γ ⎠
6.3.B.- Tubo de Prandtl
Pestancamiento
Medida de flujo y presión
Pestática
Como se ha visto, el tubo de Pitot nos permite
medir velocidades, pero necesitamos conocer la
presión estática de la tubería. Así, a Prandtl se le
ocurrió la idea de unir en un mismo dispositivo el
tubo de Pitot y un medidor de presión, con lo que
tener en un único dispositivo todo lo necesario
para conocer la velocidad. Así,
lo que
comúnmente conocemos como tubo de Pitot en
realidad es un tubo de Prandtl.
En verdad, no nos interesa conocer la presión de
estancamiento o la estática, sino solamente la
diferencia entre ambas.
Tubo de Pitot
Orificios que permiten
determinar la presión
estática del fluido
⎛P
⎞
P
V0 = 2g .⎜⎜ es tan camiento − estática ⎟⎟
γ
γ ⎠
⎝
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Así, con un manómetro diferencial que nos proporcione el valor de la diferencia podríamos
obtener el valor de la velocidad del fluido. En verdad, la velocidad calculada de forma teórica no
coincide exactamente con la real, se ha de multiplicar por un coeficiente experimental de la
velocidad, Cv , el cual puede oscilar alrededor de la unidad.
⎛P
⎞
P
V0 = Cv . 2g .⎜⎜ es tan camiento − estática ⎟⎟
γ
γ ⎠
⎝
Medida de flujo y presión
Esquema de funcionamiento de un
Tubo de Pitot Comercial
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Esquema de un Tubo de Pitot
Comercial Instalado
Recordemos que la medida de la velocidad se realiza en un único punto, pero en las tuberías la
velocidad no es uniforme en todos los puntos sino que tiene cierto perfil. Por tanto, deberemos hacer
una serie de medidas para poder determinar el perfil de velocidades, y así poder promediarlo y
obtener una velocidad media.
Medida de flujo y presión
Existen ciertos tubos de Pitot que ya hacen por si mismo el
promediado, introduciendo una serie de orificios distribuidos
a lo largo del diámetro de la tubería, calculando ya una
velocidad promedio directamente.
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Medida de flujo y presión
Tubo de Pitot Comercial
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6.3.C- Otras Sondas de Velocidad
Existen otros métodos de determinar la velocidad en un punto de un fluido más sofisticados y mucho
más precisos, pero tienen varios inconvenientes a nivel industrial, el primero y que más pesa sobre el
resto es el precio, la imposibilidad de trabajar en ambientes industriales en forma continuada, la
necesidad de elaborar un procedimiento de medida un tanto complicado, y la necesidad de personal
muy cualificado. De entre estos métodos destacan dos:
C1.- Anemometría de Hilo Caliente ( CTA, Constant Temperature Anemometry )
Medida de flujo y presión
C2.- Anemometría Laser ( LDA, Laser Doppler Anemometry )
Normalmente estos sistemas se restringen a departamentos de I+D de grandes empresas, o a
laboratorios de Investigación, cualquiera de los equipos anteriores sobrepasa la decena de millones de
pesetas, siento el láser significativamente más caro.
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Medida de flujo y presión
6.3.C1.- Anemometría de Hilo Caliente ( CTA, Constan Temperature Anemometry )
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Se basa en el siguiente principio: Se hace pasar una
corriente por un hilo muy fino. El paso de la corriente
hace que se caliente. El hilo se refrigera por el paso
de fluido, por convección. Así, la “cantidad” de
enfriamiento será función de la velocidad del fluido.
Cuando un conductor se calienta varía su resistencia,
así variaciones en la velocidad del fluido producirán
variaciones en la refrigeración del hilo, y por tanto en
su temperatura, la cual afecta a la resistencia. Así, de
forma electrónica el anemómetro intenta mantener
constante la temperatura del hilo, y para ello controla
la corriente que circula por el hilo. La medida de esa
corriente la podemos correlacionar con la velocidad
del fluido.
Existen un gran número de probetas con diferentes
disposiciones de los hilos de medida, con dos tres y
hasta cinco hilos combinados para determinar
velocidades en 3D, diferentes fases, etc...
Current I
Sensor dimensions:
length ~1 mm
diameter ~5 micrometer
Wire supports
(St.St. needles)
Velocity U
Sensor (thin wire)
Principio de Funcionamiento Del CTA
Medida de flujo y presión
Equipo Completo de Anemometria de Hilo Caliente
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Medida de flujo y presión
6.3.C2.- Anemometría Láser ( LDA, Laser Doppler Anemometry )
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Esquema del principio de funcionamiento del equipo de
anemometría láser
El principio de funcionamiento es sencillo. Dos haces láser inciden sobre un punto de medida, creando
una zona de medida formada por franjas de interferencia de alto contraste de separación conocida.
Cuando una partícula pasa a través de dicha zona, la partícula emitirá pulsos de luz al pasar por las
franjas luminosas. Al captar esta señal en un fotodiodo podremos calcular la frecuencia de estas
señales y, por lo tanto, la velocidad de la partícula.
Flow with particles
Signal
Processor
Medida de flujo y presión
d (known)
t (measured)
Detector
Time
Bragg
Cell
Laser
measuring volume
backscattered light
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4×
60X24
Laser (Ar +-ion)
Medida de flujo y presión
Láser
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60X41
Sonda de
Medida
60X61
Transmisor y receptor
del haz láser a las
sondas de medida
Volumen de
Medida
Medida de flujo y presión
Equipo de Anemometría Láser
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6.4.- Tipos principales de medidores de flujos
A.-Caudalímetros de Área Constante
A1.- Diafragma
A2.- Toberas
A3.- Tubo de Venturi
Este tipo de Caudalímetro se caracteriza por aprovechar el cambio entre el aumento de la energía cinética
y la consecuente disminución de la presión.
Medida de flujo y presión
• Precisión ±2%
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• Rango de medida limitado (3:1)
• Pérdida de presión alta
• Económicos
1
2
• No es necesaria calibración
• 40% del mercado
Reducción del
área de paso
A1.- Diafragmas (ISO 5167-1)
Se trata de una placa de metal
interpuesta en la tubería, con un
agujero normalizado a través del cual
se produce el salto de presiones que se
medirán como en los casos anteriores.
Medida de flujo y presión
Se produce una pérdida de presión
muy importante y es muy sensible al
tipo de flujo aguas arriba, pero es el
sistema más barato.
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Utilizando Bernoulli entre ambos puntos:
2
2
P1 V1
P V
+
+ z1 = 2 + 2 + z 2
γ 2g
γ 2g
2
V2
P V
− 2= 2 − 1
γ γ 2g 2g
P1
Por la ecuación de conservación de la masa:
Como Q1=Q2
A
V2 = V1. 1
A2
V1.A1 = V2 .A2
Medida de flujo y presión
2
2
2
2
⎤
1 ⎡⎛ A1 ⎞
P1 P2 V2 V1
2 ⎥ V1
⎢
⎜
⎟
− =
−
=
− V1 =
V.
γ γ 2g 2g 2g ⎢⎜⎝ 1 A2 ⎟⎠
⎥ 2g
⎣
⎦
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V1 =
V2 =
1
2
⎡⎛ A ⎞
⎤
⎢⎜⎜ 1 ⎟⎟ − 1⎥
⎢⎝ A2 ⎠
⎥
⎣
⎦
2g
.
1
⎡ ⎛ A ⎞2 ⎤
⎢1 − ⎜⎜ 2 ⎟⎟ ⎥
⎢ ⎝ A1 ⎠ ⎥
⎣
⎦
γ
⎛P P ⎞
2g .⎜⎜ 1 − 2 ⎟⎟
γ γ ⎠
V12 = ⎝
⎡⎛ A ⎞ 2 ⎤
⎢⎜⎜ 1 ⎟⎟ − 1⎥
⎢⎝ A2 ⎠
⎥
⎣
⎦
⎡⎛ A ⎞2 ⎤
⎢⎜⎜ 1 ⎟⎟ − 1⎥
⎢⎝ A2 ⎠
⎥
⎦
⎣
.(P1 − P2 )
Caudal Teórico
.
2g
γ
.(P1 − P2 )
Q = A2V2 =
A2
⎡ ⎛ A ⎞2 ⎤
⎢1 − ⎜⎜ 2 ⎟⎟ ⎥
⎢ ⎝ A1 ⎠ ⎥
⎦
⎣
.
2g
γ
.(P1 − P2 )
Se ha de tener en cuenta las pérdidas, que no hemos considerado en la ecuación de Bernoulli,
eso se consigue mediante la introducción de una parámetro adimensional,Cv , que afecta a la
velocidad:
Medida de flujo y presión
Qreal = A2 .(Cv .V2 ) =
Cv .A2
⎡ ⎛ A ⎞2 ⎤
⎢1 − ⎜⎜ 2 ⎟⎟ ⎥
⎢ ⎝ A1 ⎠ ⎥
⎣
⎦
.
2g
γ
.(P1 − P2 )
Cv oscila entre un valor de 0.95 y una valor ligeramente superior a la unidad, pero como regla
general podemos tomar un valor de 0.98.
Cq =
Si definimos el Coeficiente de Caudal como:
Qreal = Cq .A2 .
2g
γ
Cv .A2
⎡ ⎛ A ⎞2 ⎤
⎢1 − ⎜⎜ 2 ⎟⎟ ⎥
⎢ ⎝ A1 ⎠ ⎥
⎦
⎣
.(P1 − P2 )
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Como resulta habitual en ciertas aplicaciones medir la presión como la altura de columna de agua
encima de los puntos 1 y 2 la expresión se puede escribir como:
⎛P P ⎞
Qreal = Cq .A2 . 2g .⎜⎜ 1 − 2 ⎟⎟
⎝γ γ ⎠
Qreal = Cq .A2 . 2g .(h1 − h2 )
Medida de flujo y presión
En verdad Cq no es una variable que englobe a las otras, sino que se convierte en una verdadera
constante experimental que se determina por ensayo para cada caudalímetro, y lo proporciona el
fabricante.
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Esto es debido a que además es necesario corregir las hipótesis de flujo incompresible y no viscoso, así
como la sinplificación de vena contracta realizadas en la ecuación de Bernoulli.
Lo que se hace es tarar el instrumento, obteniendo experimentalmente una curva Cq=f(Re)
El principio de funcionamiento es idéntico
al del diafragma, convirtiendo energía
potencial en cinética, midiendo la
depresión entre el flujo aguas arriba y el
flujo en la tobera. Si se mira en la figura se
ve que la toma de baja presión se realiza
en la parte baja. Experimentalmente se ha
comprobado que la presión es ese punto
coincide con la que existe en el punto
medio de la tobera. La constnate de
caudal Cq variará, y tendrá valores
diferentes a los que tiene el Venturi, pero
la expresión genérica para el cálculo es la
misma.
Medida de flujo y presión
A2.- Toberas
La pérdida de presuón es menos
importante, pero su coste es superior
Qreal =
Cv .A2
⎡ ⎛ A ⎞2 ⎤
⎢1 − ⎜⎜ 2 ⎟⎟ ⎥
⎢ ⎝ A1 ⎠ ⎥
⎣
⎦
.
2g
γ
.(P1 − P2 )
Qreal = Cq .A2 . 2g .(h1 − h2 )
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A1.- Tubo Venturi.
Medida de flujo y presión
Esquema de un Tubo Venturi
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Esquema de un Tubo Venturi Industrial
Tiene la pérdida de presión más reducida,
sin embargo es el sistema más grande y
de mayor coste.
Es poco sensible al tipo de flujo aguas
arriba
Medida de flujo y presión
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Medida de flujo y presión
Tabla Comparativa de los tres sistema de medida de aria constante: Venturi, Toberas ( nozzle ), y
diafragmas ( Orifice )
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Disposición estándar del diafragma y posición de las tomas de presión normalizadas
Medida de flujo y presión
Tipos y características de los diafragmas
Medida de flujo y presión
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Una de las diferencias más importantes
entre los tres sistemas es la caída de
presión que introduce el sistema de
medida en la tubería, aunque esta se
puede recuperar, en general suele ser
uno de los factores determinantes en la
elección entre los tres sistemas. Como
se puede ver, el diafragma y la tobera
tiene una gran caída de presión,
mientras que el venturi introduce una
caída mucho menor. El venturi cuando
más larga sea la parte convergente,
menores pérdidas tendrá.
El otro factor determinante será la
economía, así como el tipo de flujo a
medir, el diámetro de la tubería, etc...
Relación entre diámetros de garganta y de la tubería principal.
Medida de flujo y presión
Tabla Comparativa de los tres sistema de mediad de aria constante: Venturi, Toberas ( nozzle ), y
diafragmas ( Orifice )
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B.-Caudalímetros de Área Variable ( Rotámetros )
Medida de flujo y presión
En general podemos decir que un medidor de área variable no es más que un sistema en el que el
flujo arrastra un flotador. El flotador está sometido a tres tipos de fuerza, el peso propio, hacia
abajo, y el empuje más el arrastre del propio fluido ambos hacia arriba. Cuando se alcanza el
equilibrio se puede correlacionar la velocidad del fluido y la posición del flotador. Como el área es
conocida, podemos deducir el caudal que pasa.
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Existen una gran variedad de modelos de
rotámetros, cada uno indicado para un
caudal, naturaleza del fluido, y
condiciones de utilización. En general los
podemos dividir en:
• Rotámetros de Purga
• Rotámetros de indicación directa
• Rotámetros armados con indicación
magnética, neumática o eléctrica
Medida de flujo y presión
• Rotámetros de Bypass
Su aplicación es importante en tuberias
de menos de 100 mm de diámetro.
Características:
• Simple y robusto
• Pequeña pérdida de presión
• Rango de aplicación de 10:1
• Resiste alta temperatura (400 ºC) y
presión (40 bar)
• Precisión del 1% - 4%
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Medida de flujo y presión
Rotámetro de Purga: Es un rotámetro
con una válvula de aguja añadida. El
rotámetro se coloca en paralelo a la
tubería principal.
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Medida de flujo y presión
33/64
34/64
Medida de flujo y presión
C.-Caudalímetros Mecánicos
C1.- Turbinas
C2.- Desplazamiento Positivo
Sistema de equilibrado
Medida de flujo y presión
C1.- Turbinas
Se trata de un rotor con paletas que gira
libremente en el interior de el conducto. La
velocidad de giro de la turbina es
proporcional al caudal volumétrico que
trasiega. Existen dos tipos principalmente:
• Turbinas tipo Reluctivo
• Turbinas tipo Inductivo
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Medida de flujo y presión
Las turbinas se dividen según los tipos de convertidores de la señal para captar la señal de velocidad. Los
del tipo reluctancia, un bobina exterior capta la interacción de las paletas sobre un imán exterior
permanente. El paso de las paletas cambia el circuito magnético, provocando un campo eléctrico en la
bobina proporcional al giro de las paletas. La del tipo inductivo , es el rotor el que lleva incorporado un imán
permanente. EL campo magnético giratorio origina una corriente en la bobina exterior, proporcional al giro.
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Medida de flujo y presión
37/64
38/64
Medida de flujo y presión
C2.- Desplazamiento Positivo
C2.1.- De disco oscilante
C2.2.- De pistón oscilante
C2.3.- De pistón Alternativo
C2.4.- Rotativos
C2.1.- De disco oscilante
Medida de flujo y presión
Induce un par de giro en el vástago
superior. El par es pequeño, pero suficiente
como para transmitir la información del giro
del disco. El caudal trasegado será
proporcional al giro.
Precisión:
+/- 1-2 %
Caudal máximo:
600 l/min
Diámetro Tubería:
Hasta 2 “
39/64
Medida de flujo y presión
C2.2.- De pistón oscilante
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Dispone de un par bastante elevado.
Precisión:
+/- 1-2 % pero puede llegar a 0.5 %
Caudal máximo:
600 l/min
C2.3.- De pistón Alternativo
Se trata de uno de los primeros medidores
construidos, son caros, difíciles de reparar y un tanto
en desuso.
+/- 0.5 %
Caudal:
4-250 l/min
Medida de flujo y presión
Precisión:
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C2.4.- Rotativos
Los rotativos son sistemas que introducen válvulas rotativas que giran de forma excéntrica,rozando
con las paredes, las cuales giran transportando líquido.
C2.4.1.- Cicliodales
Medida de flujo y presión
Son dos lóbulos que giran en ejes fijos, transportando fluido de
forma continua y siempre en la misma cantidad.
42/64
Precisión:
+/- 1 %
Caudal máximo:
[30-60000] l/min
Diámetro Tubería:
2 “- 24 ”
C2.4.2.- Birrotor
Precisión:
+/- 0.2 %
Caudal máximo:
[0-65000] l/min
Diámetro Tubería:
3 “- 12 ”
Medida de flujo y presión
Muy usado en la industria del petróleo. Ambos
engranajes no tienen contacto mecánico así mantienen
una vida útil muy elevada.
43/64
C2.4.3.- Medidores Ovales
Medida de flujo y presión
Se construyen en casi todos los materiales, y están
ampliamente implantados tanto en la industria como en
el uso doméstico
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Precisión:
+/- 0.5 %
Caudal máximo:
[-] l/min
Diámetro Tubería:
0.5 “- 3 ”
D.-Otros medidores de Caudal Volumétrico
Existen una gran variedad de dispositivos que sirven para medir caudal. La lista sería interminable. A
continuación vamos a citar los sistemas en los que se basan los más extendidos y habituales.
D.1.- Vortex
Medida de flujo y presión
Para Reynolds moderados y
elevados, si el fluido pasa por un
obstáculo, creará torbellinos a su
paso, tal como indica la figura.
45/64
La frecuencia del torbellino es proporcional a
la velocidad del fluido, según la expresión:
Medida de flujo y presión
St =
46/64
f .d
v
St:
nº de Strouhal
f:
Frecuencia del torbellino
d:
Ancho del torbellino
V:
Velocidad del fluido
El número de Struhal se mantiene constante si nos movemos en el rango del Reynolds [ 10.000 –
1.000.000], d lo proporciona el fabricante, y es proporcional al ancho del obstáculo que produce el
torbellino. Así:
v=
f .d
St
Q = A.v = A.
f .d
= f .K
St
EL caudal es proporcional a la
frecuencia.
Medida de flujo y presión
La detección de la frecuencia se
realiza mediante sensores de
presión piezométricos que detectan
los picos de presión creados por el
torbellino, o bien con resistencias de
baja inercia térmica que aprovechan
el efecto refrigerante del aumento de
la velocidad creada por el torbellino
en la región de cola.
47/64
Medida de flujo y presión
Otro sistema alternativo es aprovechar la variación en la fuerza de empuje creada por los remolinos:
48/64
Sensor
piezoeléctrico
Medida de flujo y presión
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D.2.- ElectroMagnéticos
Se basan en la ley de de inducción electromegnética de Faraday, el voltaje inducido entre dos puntos de
un conductor , en este caso el fluido, que se mueve perpendicularmente a las líneas de flujo de un
campo magnético es proporcional a la velocidad del conductor.
Medida de flujo y presión
EL caudalímetro lo que mide es el voltaje
inducido entre ambos electrodos.
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Medida de flujo y presión
51/64
D.3.- Ultrasonidos
Existen dos tipos:
Medida de flujo y presión
Por tiempo de tránsito: Los medidores de
ultrasonidos por tiempo de tránsito se basan en
la velocidad de recepción de los ultrasonidos
entre un emisor y un receptor. Los ultrasonidos
viajarán más rápidamente en el sentido de
avance del fluido. Midiendo el retraso entre
ambos receptores se puede encontrar la
velocidad del mismo.
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Por efecto Doppler: Los medidores de
ultrasonidos por efecto Doppler se basan en el
cambio de la frecuencia de las ondas
ultrasónicas debidas a la velocidad del medio por
el que se propagan.
Medida de flujo y presión
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D.3.- Coriolis
Medida de flujo y presión
Se basan en la fuerza de coriolis que aparece en el fluido cuando pasa a través de un tubo,
normalmente en U, al se le somete a una vibración muy controlada.
54/64
Medida de flujo y presión
55/64
56/64
Medida de flujo y presión
Medida de flujo y presión
57/64
58/64
Medida de flujo y presión
6.5.- Introducción a la medida de la presión
• Tipos de presión
Absoluta
Relativa
Diferencial
• Unidades
1 Pa=10-5 bar
1 psi=6.9 Kpa
Medida de flujo y presión
• Medida a partir de la deformación de un elemento elástico
Diafragma plano
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6.6.- Manómetros y barómetros
• Industrialmente tan solo se utilizan los manómetros
• Los más utilizados son los de Bourdon:
Económicos
Alta presión
Medida de flujo y presión
Baja precisión
60/64
Cápsula
Tubo de Bourdon
6.7.- Transductores de presión
A. Transductores capacitivos
Medida de flujo y presión
• Un diafragma metálico o de silicio constituye un electrodo de un condensador
• La medida de la capacitancia dependerá de la distancia entre los electrodos
61/64
6.7.- Transductores de presión
A. Transductores capacitivos
• Amplio rango de medida: 10-3 Pa – 108 Pa
• Alta precisión 0.1%
• Alta resistencia (temperatura, vibraciones, etc)
Medida de flujo y presión
• Precio elevado
62/64
6.7.- Transductores de presión
B. Transductores piezoresistivos
Medida de flujo y presión
• Utilizan materiales piezoresistivos (su resistencia eléctrica varía con la presión)
• El material más utilizado es el silicio (transductor integrado en un chip)
63/64
6.7.- Transductores de presión
B. Transductores piezoresistivos
• Son los más utilizados (80% del mercado)
• El silicio es el material piezo resistivo más
utilizado por su alta elasticidad y coeficiente
piezoresistivo
• Necesidad de corrección de la medida por
temperatura
Medida de flujo y presión
• Amplio rango de medida: 103 Pa – 108 Pa
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• Alta precisión 0.1% (0.5% real)
• Precio reducido