Caudal, Soisson

7/24/2019 Caudal, Soisson

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Resumen de Captulo 4

INSTRUMENTACIN Y MEDICIN DE FLUJOS

Nom!e" Je##e!son Mo!ales

Cu!so" 4TD In$% De &et!'leos

Do(ente" In$% Ra)l *alde'n

+,-.

Los principales mtodos que se utilizan en la industria incluyen medidores de carga,

de reas, electromagnticos, de masas, de desplazamiento positivo y canal abierto.

UNI/ERSIDAD

TECNLO

0ICAE1UINOCCIAL

INSTR

!"NT#$I%N


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MEDIDORES DE FLUJO DE CAR0A

"stos medidores determinan la presi&n di'erencial en una restricci&n al 'lu(o. La

presi&n se puede relacionar con la 'uerza por unidad de rea y la carga se convierte

en una 'unci&n de la velocidad del 'lu(o y la densidad del medio 'luyente.

)ara crear la presi&n di'erencial, esta restricci&n al 'lu(o se genera mediante un tubo

*enturi, una boquilla, una placa de ori'icio o un tubo )itot. Los medidores de 'lu(o de

carga operan de acuerdo con el principio de conversi&n de energ+a. "l tubo de *enturi,

la boquilla y la placa de ori'icio convierten la energ+a cintica de la velocidad en una

presi&n esttica. Los tubos de )itot dependen de la conversi&n de energ+a cintica a

presi&n en el tubo de impacto.

Tuo /entu!2.

"ste tipo de restricci&n se usa para lecadas, que aqu+ se consideran como 'luidos

que contienen s&lidos en suspensi&n.

"l tubo *enturi es un dispositivo para medir 'lu(os que por lo general, se inserta dentro

de una tuber+a ms o menos de la misma manera que cualquier otra secci&n del tubo.

La secci&n de entrada del tubo *enturi est equipada con cone-iones de piez&metro

en un anillo de presi&n anular para promediar la presi&n corriente arriba, y en este

punto es donde se ace la cone-i&n del medidor de lata presi&n. "n el punto en que se

ace la cone-i&n de ba(a presi&n se localiza un anillo similar para la garganta. La

carga de presi&n di'erencial se mani'iesta en la di'erencia de presi&n entre la entrada y

la garganta.

Tuo /entu!2 de 2nse!(2'n%

"l tubo *enturi se introduce en la tuber+a y se su(eta con un anillo robusto que es parte

integral del tubo.


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La cone-i&n de ba(a presi&n se ace con esta porci&n, que tambin contiene las

aberturas del piez&metro y el anillo de presi&n de la garganta. La cone-i&n de alta

presi&n se ace a travs de la pared de la tuber+a de alta presi&n. La secci&n insertada

contiene el cono de entrada corriente arriba, la garganta y un cono de recuperaci&n o

salida.

*o3u2lla de #luo.

La boquilla es similar al tubo *enturi de inserci&n, con la e-cepci&n de que no tiene un

cono de recuperaci&n. $uenta con una recuperaci&n de carga in'erior. )osee una

recuperaci&n de carga ms elevada.

&la(as o!2#2(2o.

"ste tipo de placas es el dispositivo primario de medici&n de 'lu(o. )roduce la prdida

de carga ms elevada.


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Se trata de una pieza de metal delgado con la su'iciente resistencia para no pandearse

ba(o presiones di'erenciales que tiene que soportar estando en servicio.

)ara asegurar resultados consistentes de medici&n, la cara de corriente arriba de la

placa con ori'icio debe ser plana y perpendicular al e(e del tubo una vez que queda

instalada. "l borde corriente arriba del ori'icio debe ser a escuadra, en un corte limpio.

)ara la placa ori'icio concntrico puede predecirse su e-actitud debido a que la #S!"

a acumulado numerosos datos de su 'uncionamiento que cubren un amplio rango de

velocidades de 'lu(o, tamaos de tuber+a, presiones di'erenciales y otros 'actores

relacionados con su uso.

"n la siguiente 'igura se muestra una instalaci&n t+pica de la placa ori'icio concntrico

que muestra el contorno del 'lu(o. $ualquier 'luido que pasa a travs de una abertura a

escuadra con 'ilo tiene el contorno de 'lu(o indicado. "l dimetro ms pequeo de la

corriente se conoce como vena contracta, que equivale a la garganta del tubo *enturi

o la boquilla de 'lu(o

Las placas de ori'icio e-cntrico y segmentado, se emplean cuando el 'luido medido

contiene materiales suspendidos que pueden acumularse en la parte posterior de una

placa concntrica.


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Las placas con ori'icio casi siempre se montan en acoples de brida que se atornillan

(untos. Las tomas de presi&n corriente arriba y corriente aba(o casi siempre se montan

en las bridas. La toma de alta presi&n se encuentra en el lado de corriente arriba y la

de ba(a presi&n va en el lado de corriente aba(o.

"s necesario instalar con muco cuidado las placas con ori'icio para asegurarse de

que queden centradas en la tuber+a, para evitar error en las mediciones de 'lu(o.

Dete!m2na(2'n del tama5o del o!2#2(2o

La ecuaci&n bsica del medidor de 'lu(o indica que el ori'icio es un dispositivo que

mide una ra+z cuadrada, y una de las ecuaciones que se emplean para relacionar con

la velocidad de 'lu(o y la ca+da de presi&n en el ori'icio es/

0onde/

W" *elocidad de 'lu(o gravimtrico en libras o gramos por segundo.

a:1rea de la secci&n transversal del ori'icio en pies cuadrados o cent+metros

cuadrados.

K: $oe'iciente de 'lu(o

Y: 2actor de e-pansi&n del gas.

Fa: 2actor del rea para la e-pansi&n trmica de un ori'icio.Gc: 2actor de conversi&n de unidades en pies por segundo3o cent+metros por

egundo3.

D: 0i'erencial de presi&n medida en libras por pie cuadrado o gramos por cent+metro

cuadrado.

p: 0ensidad del 'luido en libras por pie cubico o gramos por cent+metro cubico.

#unque al determinar el tamao de un ori'icio en un proceso directo y se debe tener

cuidado al elegir las unidades, es necesario contar con las tablas adecuadas y

disponer de una unidad sensora de precisi&n para aplicaciones industriales.


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Tuo &2tot

$omo se indic& antes, el tubo )itot tiene muy poca importancia como sensor de 'lu(o

industrial. Sin embargo, sigue considerndose como un instrumento de laboratorio

muy e'icaz que se puede emplear para veri'icaciones instantneas de 'lu(o.

La poca utilidad del tubo )itoten aplicaciones comerciales se debe a su tendencia a

taparse cuando el 'luido contiene part+culas s&lidas suspendidas, su rango de

velocidad para usos en combinaci&n con medidores de 'lu(o indicadores y de registro

de tipo comercial estndar y su sensibilidad a los e'ectos de distribuci&n de velocidad

en el patr&n del 'lu(o de 'luido.

Elemento de #luo Annua!

"l elemento de tubo #nnubar es una versi&n comercial del tubo )itot.

"s una innovaci&n de la "llison Instrument 0ivision de la 0ietric "stndar

$orporation, y puede aplicarse a mediciones de 'lu(os de l+quidos, vapores y gases.

Se basa en la ecuaci&n 'undamental del principio de 4ernoulli para el equilibrio de

energ+a. Se compone de un par de probadores pequeos, sensores de presi&n,

montados perpendicularmente dentro de la corriente de 'lu(o mediante aditamento

roscado convencional o un niple de tuber+a.


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La barra sensora de presi&n corriente aba(o tiene un ori'icio que se ubica en el centro

de la corriente de 'lu(o para medir la presi&n corriente aba(o. "n tuber+as de una

pulgada de dimetro o mayores se coloca otro tubo sensor dentro de la barra corriente

arriba.

"l elemento #nnubar se disea de tal manera que tenga la capacidad veri'icada y

comprobada de detectar todas las velocidades normales de 'lu(o para gases, vapores

o l+quidos de acuerdo con el tamao de tuber+a en el que se instala debidamente.

"ste elemento o'rece ms libertad para disear las estaciones de medici&n y

veri'icaci&n o acerlas ms abundantes sin aadir restricciones apreciables o costos al

sistema.

Med2do!es de #luo de p!es2'n d2#e!en(2al

"l medidor de carga o presi&n di'erencial es el dispositivo que se usa con mayor

'recuencia para determinar la presi&n di'erencial creada por un tubo *enturi, una

boquilla de 'lu(os o una placa con ori'icio.

"stos medidores de carga pueden ser desde un simple medidor de tubo en asta los

dispositivos ms comple(os que se utilizan convertidores di'erenciales y mtodos de

puente de inductancia seg5n la aplicaci&n.

Todos estos medidores determinan el 'lu(o seg5n una elaci&n de ra+z cuadrada con

base en la relaci&n 'undamental.


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Med2do!es de #luo me(6n2(os

"n este medidor se utiliza un cuerpo de medidor de tubo en que se compone de una

cmara grande y un tubo de rango conectado a la base y lleno de mercurio. La cmara

grande a alta presi&n contiene un 'lotador que detecta los cambios en el nivel de

mercurio. $on el aumento de la presi&n di'erencial, se 'uerza al mercurio a pasar de un

tubo grane a otro ms pequeo lo cual ace que el nivel de mercurio se eleve.

"stos medidores se pueden utilizar para abarcar rangos de presi&n di'erencial de 67 a

897 cm. :3;. "-iste una agu(a indicadora para sealar el 'lu(o.

"l 'abricante indica la escala como una graduaci&n de ra+z cuadrada.La escala debe cambiarse para que concuerde con cada tubo de rango, ya que el

indicador tiene el mismo movimiento limitado que el 'lotador al que est su(eto.

na construcci&n de campana Ledou- nos proporciona una escala de graduaci&n

equivalente, la presi&n ba(a se aplica al interior de la campana y el alta al e-terior.

La 'orma interna de la campana determina la posici&n de esta para un di'erencial dado

y se requieren distintas 'ormas de campana para obtener el mismo desplazamiento

con di'erentes rangos, al igual que se usaron tubos de rango para distintosdi'erenciales en el caso del medidor de 'lu(o mecnico


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.

Med2do!es de #luo el7(t!2(os

"l puente de inductancia tiene una armadura de ierro dulce, conectada al 'lotador delcuerpo del medidor mediante una varilla r+gida que pasa por un tubo de aleaci&n de

acero no magntica. $uenta con un par de bobinas equilibradas que rodean la

armadura, y con'orme esta se mueve desequilibra el circuito del puente al que las

bobinas estn conectadas.

)uesto que el brazo del registrador est conectado a la armadura receptora, el 'lu(o se

indica y registra en 'unci&n de la posici&n de la armadura.


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!edidor de 'lu(o elctrico en que se incorpora un mecanismo electr&nico integrador. "l

integrador electr&nico que aparece en la esquina in'erior izquierda en un contador de

lectura directa.

"ste indica lecturas directas en unidades de 'lu(o y suma el 'lu(o en 'orma automtica.

"ste integrador consta de tres ensambla(es especiales, . n monta(e de contador impulsado por un

motor, que suma los pulsos de salida sucesivos generados por el relevador del

detector.

"l principio de operaci&n del integrador es una variaci&n del usado en algunos

controladores. Las bobinas del oscilador, montadas sobre un brazo impulsado por una

leva de precisi&n se elevan o descienden a intervalos de 6 segundos.

T!ansdu(to!es de p!es2'n

Sirven para medir 'lu(os en 'unci&n de la carga, pertenecen a la clase de presi&n

di'erencial.

Son el tipo de dia'ragma y utilizan e-tens&metros, potenci&metros o inductancias

variables seg5n la aplicaci&n. La velocidad de respuesta, la temperatura, el rango de

presi&n di'erencial, los valores de presi&n esttica, y el equipo accesorio de


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acondicionamiento de la seal determinan si los transductores se pueden emplear

como sensores y de ser as+ cuales son los tipos aplicables.

"n comparaci&n con los instrumentos mecnicos y elctricos para medir 'lu(os debe

proporcionarse a los transductores alguna seal de activaci&n.

Med2do!es de #luo de 6!ea

"s una de las 'ormas ms simples y elementales/ se compone de 3 partes.

n tubo abusado de vidrio colocado verticalmente dentro de un sistema de

tuber+a para 'luidos o gases, insertando el e-tremo grande en la parte superior. 2lotador medidor que puede moverse libremente en sentido vertical dentro del

tubo de vidrio.

"l 'luido corre a travs del tubo de aba(o acia arriba y, cuando no ay ning5n 'lu(o de

l+quidos o gases, el 'lotador descansa en la base del tubo abusado y su dimetro

m-imo se selecciona de manera que bloquee el e-tremo pequeo.

"l medidor de 'lu(o de rea variable se puede emplear en l+quidos o gases pero se

debe aplicar correcciones cuando se trata del 'lu(o de gases de di'erentes densidades

con un medidor que tiene un 'lotador con un peso espec+'ico.

Tienen la desventa(a que se deber montar y mantener en posici&n vertical durante su

uso, ya que la gravedad es uno de los 'actores para indicar el valor de 'lu(o.

Son dispositivos de indicaci&n visual de presiones para los que son apropiados los

tubos de vidrio rectos y con protecci&n.


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Med2do!es de #luo ele(t!oma$n7t2(os

"s 5nicamente un detector elctrico primario de velocidad de 'lu(o.

"n este medidor se induce una 'em en el 'luido mediante su movimiento a travs de un

campo magntico creado por un electroimn.

)or lo tanto la 'em inducida est en 'unci&n del 'lu(o volumtrico. Se puede usar un

volt+metro digital o electr&nico de indicaci&n, o bien, un potenci&metro auto balanceado

para medir la salida de la 'em.

"ste medidor es muy valioso para medir metales l+quidos, 'luidos corrosivos y

lecadas y no le a'ecta la viscosidad, la densidad o la turbulencia.

Solo pueden medir 'lu(os de 'luido conductores.

Med2do! de #luo de masa

"n alguna aplicaci&n industrial es deseable o esencial medir el gasto en masa o el 'lu(o

de masa total de un gas o un l+quido. )ara usarlos en lecer+as y otros tipos de

industrias de procesamiento de alimentos se deben satis'acer los reglamentos

estrictos. "n otras aplicaciones puede ser corrosivos.


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Se tiene un tubo metlico de super'icie interior lisa que sella los elementos de

medici&n de la corriente.

"l principio de la operaci&n se basa en el calor inyectado al 'luido a travs de las

paredes del tubo y la capa lim+tro'e, por medio de la bobina de cale'acci&n.

Med2do! de #luo de masa de #luo a82al

;pera con base en el principio con la conservaci&n de la cantidad de movimiento

angular. "l 'undamento consiste en guiar un impulsar a una velocidad angular

constante para que este cree una cantidad de movimiento angular en el 'luido que se

mide.

"n este sistema la 'uente regulada de alimentaci&n e-cita a un motor que gu+a el

impulsor a una 'recuencia constante.

Med2do!es de #luo de tu!2na

Se pueden usar para medir 'lu(os elevados, como medidores estndar de 'lu(o de

l+quidos, como medidores de 'lu(o de tuber+as y como medidores de 'lu(o para gases.


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"stos medidores dependen de la viscosidad del l+quido. "stos medidores tienen una

linealidad de medici&n de ? 7.36@.

Med2do!es de #luo de despla9am2ento pos2t2:o

$apturan y liberan un volumen de 'luido mediante alguna acci&n de bombeo que se

puede realizar mediante un pist&n, una aleta giratoria o un dia'ragma.

# estos dispositivos tambin se los considera como bombas volumtricas que emiten

un volumen 'i(o por cada movimiento del pist&n, aleta o dia'ragma.

#lguno utilizan motores electr&nicos para producir vol5menes determinados y para

'ines de control pueden necesitar energ+a elctrica, neumtica o idrulica o bien una

combinaci&n.

4ombas de pist&n.

Se emplean para inyectar a una cantidad e-acta de 'luido acia un colector. $asi

siempre este tipo de bombas es reciprocante lo que signi'ica que un pist&n o embolo

suministra un volumen 'i(o en cada carrera.

"n general se utilizan para medir vol5menes controlados a presiones muy altas.

$uando no se puede tolerar un 'lu(o pulsante, este se puede uni'ormar mediante

dep&sitos de arreglo especial de bombeo.

4ombas de disco inclinado.

"l disco es la 5nica parte m&vil dentro de la cmara de medici&n. La acci&n de este

disco es seme(ante a la de un trompo cuando se sobre pasa su velocidad m-ima y

comienza a oscilar o inclinarse poco antes de perder velocidad y perder el control.

"stas estn diseadas para la velocidad del l+quido que se va a medir y para las

presiones de l+nea nominantes.


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*omas !otato!2as.

Las bombas rotatorias son capaces de permitir 'lu(os suaves, libres de pulsaciones, a

presiones asta el rango de


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4omba peristltica. "l 'luido se bombea casi siempre a travs de un tubo plstico y

entre en contacto '+sico con el mecanismo que genera el 'lu(o medido. "l 'luido se

impulsa a travs de una longitud determinada de tubo 'le-ible, capaz de soportar la

presi&n del sistema por medio de un movimiento de compresi&n.

"l control del 'lu(o de la bomba peristltica se realiza cambiando la velocidad del motor

propulsor. )ara aplicaciones industriales, el control de 'lu(o alcanza precisiones

me(ores que la normal de ?


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MEDIDORES DE FLUJO DE CANAL A*IERTO

Los medidores de 'lu(o de canal abierto pueden mane(ar de 9 a


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Canalones.

Los canalones )arsall se auto limpian y 'uncionan con una pequea prdida de carga

o pendiente. La prdida es E de la que se produce en los vertedores. Se recomiendan

para utilizarse cuando ay solidos pesados en la corriente cuyo 'lu(o se va a medir.

"stn diseados para usarse en condiciones de gasto moderado.

*2l2o$!a#a

Soisson, :. F

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