Instrumentos para medir velocidades y caudales

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Instrumentos para medir velocidades y caudales

  1. 1. TRABAJO FINALINSTRUMENTOS PARA MEDIR VELOCIDADES Y CAUDALES EN TUBERÍAS FUNDAMENTOS DE FLUIDOS INTEGRANTES Mariana Barreto Canaval (0931319) – Jairo Goméz Realpe (0934525) Alejandro León Marín (1110319) – Cindy Williams Vallejo (0942894) INFORME ESCRITO PRESENTADO AL: Prof. Ricardo Andrés Bocanegra Santiago de Cali, Jueves 29 de Noviembre del 2012ESCUELA DE INGENIERÍA DE LOS RECURSOS NATURALES Y DEL AMBIENTE UNIVERSIDAD DEL VALLE
  2. 2. Tabla de contenido 1. RESUMEN ........................................................................................................................................... 3 2. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................. 3 3. FACTORES PARA LA ELECCIÓN DEL TIPO DE MEDIDOR ....................................................................... 3 4. MÉTODOS DE MEDICIÓN.................................................................................................................... 4 5. MEDIDORES VOLUMÉTRICOS ............................................................................................................. 4 5.1 INSTRUMENTOS DE PRESIÓN DIFERENCIAL ........................................................................................ 4 5.1.1 PLACA ORIFICIO........................................................................................................................... 5 5.1.2 TOBERA ....................................................................................................................................... 5 5.1.3 TUBO VENTURI ............................................................................................................................ 6 5.1.4 TUBO PITOT ................................................................................................................................ 6 5.2 INSTRUMENTOS DE ÁREA VARIABLE: ROTÁMETROS .......................................................................... 7 5.3 INSTRUMENTOS DE VELOCIDAD ......................................................................................................... 8 5.3.1 VERTEDEROS ............................................................................................................................... 8 5.3.2 TURBINAS .................................................................................................................................... 8 5.3.3 TRANSDUCTORES ULTRASÓNICOS .............................................................................................. 9 5.4 INSTRUMENTOS DE FUERZA: MEDIDOR DE PLACA ............................................................................. 9 5.5 INSTRUMENTOS DE TENSIÓN INDUCIDA: MEDIDOR MAGNÉTICO DE CAUDAL .................................. 9 5.6 MEDIDORES DE VORTEX Y TORBELLINOS.......................................................................................... 10 5.7 INSTRUMENTOS POR DESPLAZAMIENTO POSITIVO ......................................................................... 10 5.7.1 MEDIDOR DE DISCO OSCILANTE ............................................................................................... 10 5.7.2 MEDIDOR ROTATIVO ................................................................................................................ 11 6. MEDIDORES DE CAUDAL MASA ........................................................................................................ 11 6.1 MEDIDOR TÉRMICO DE CAUDAL....................................................................................................... 11 6.2 MEDIDOR DE MOMENTO ANGULAR................................................................................................. 12 6.3 MEDIDOR DE CORIOLIS ..................................................................................................................... 12 7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................................ 13Instrumentos Para Medir Velocidades y Caudales en Tuberías Página 2
  3. 3. 1. RESUMENEste trabajo final será destinado a la investigación y desarrollo de lo que concierne a los instrumentos demedición de velocidades y caudales en tuberías, tema que a nuestro entender es de suma importancia en lamecánica de fluidos, pues los fluidos están presentes en la mayoría de los procesos industriales, ya seaporque intervienen en forma directa en el proceso de producción o porque pertenecen a los circuitossecundarios necesarios.La investigación tiene como objetivo principal estudiar el efecto, funcionamiento y las aplicacionestecnológicas de algunos aparatos medidores de flujo. En este trabajo, se examinan los conceptos básicos de lamedida de velocidad y caudal, y las características de los instrumentos de medida. Se indican también lasventajas e inconvenientes de emplear uno u otro tipo de medidor de caudal, tanto técnica comoeconómicamente.Cabe resaltar que aunque se hace referencia a diferentes tipos de medidores, es obvio que no todos estáncontemplados en este trabajo, dada la amplia variedad de los mismos. 2. INTRODUCCIÓNEn el mercado existe una gran variedad de medidores, tanto desde el punto de vista de tamaños y rangos deoperación como de principios de funcionamiento. Esto es debido a que se intenta conseguir la máximaprecisión para la mayor cantidad de aplicaciones.La velocidad se determina midiendo el tiempo que requiere una partícula determinada para viajar unadistancia conocida. Principalmente existen tres elementos para caudalímetros que basan su principio defuncionamiento en la velocidad del fluido: Los vertederos (para canales abiertos), las turbinas y las sondasultrasónicas. Los primeros en este trabajo no serán de mucho interés. Los medidores de velocidad tipoturbina se basan en un rotor que gira a una velocidad proporcional al caudal. Y las sondas ultrasónicas queson las más utilizadas en la industria, utilizan el concepto de que si se deja pasar el ultrasonido en un fluidoen movimiento con partículas, el sonido será reflejado de nuevo desde las partículas, y la variación defrecuencia del sonido reflejado será proporcional a la velocidad de las partículas. Normalmente, sin embargo,los dispositivos no miden en forma directa la velocidad sino una cantidad mesurable que puede relacionarsecon la velocidad.La medida de caudal en conducciones cerradas, consiste en la determinación de la cantidad de masa ovolumen que circula por la conducción por unidad de tiempo. Los instrumentos que llevan a cabo la medidade un caudal se denominan habitualmente, caudalímetros o medidores de caudal, constituyendo unamodalidad particular los contadores, los cuales integran dispositivos adecuados para medir y justificar elvolumen que ha circulado por la conducción. 3. FACTORES PARA LA ELECCIÓN DEL TIPO DE MEDIDORRango: Los medidores disponibles en el mercado pueden medir flujos desde varios mililitros por segundo(ml/s) para experimentos precisos de laboratorio hasta varios miles de metros cúbicos por segundo (m3/s)parasistemas de irrigación de agua, o agua municipal o sistemas de drenaje. Para una instalación de mediciónen particular, debe conocerse el orden de magnitud general de la velocidad de flujo así como el rango de lasvariaciones esperadas.Exactitud requerida: cualquier dispositivo de medición de flujo instalado y operado adecuadamente puedeproporcionar una exactitud dentro del 5 % del flujo real. La mayoría de los medidores en el mercado tienenuna exactitud del 2% y algunos dicen tener una exactitud de más del 0.5%. El costo es con frecuencia uno delos factores importantes cuando se requiere de una gran exactitud.Pérdida de presión: debido a que los detalles de construcción de los distintos medidores son muydiferentes, éstos proporcionan diversas cantidades de pérdida de energía o pérdida de presión conforme elInstrumentos Para Medir Velocidades y Caudales en Tuberías Página 3
  4. 4. fluido corre a través de ellos. Excepto algunos tipos, los medidores de fluido llevan a cabo la mediciónestableciendo una restricción o un dispositivo mecánico en la corriente de flujo, causando así la pérdida deenergía.Tipo de fluido: el funcionamiento de algunos medidores de fluido se encuentra afectado por las propiedadesy condiciones del fluido. Una consideración básica es si el fluido es un líquido o un gas. Otros factores quepueden ser importantes son la viscosidad, la temperatura, la corrosión, la conductividad eléctrica, la claridadóptica, las propiedades de lubricación y homogeneidad.Calibración: se requiere de calibración en algunos tipos de medidores. Algunos fabricantes proporcionan unacalibración en forma de una gráfica o esquema del flujo real versus indicación de la lectura. Algunos estánequipados para hacer la lectura en forma directa con escalas calibradas en las unidades de flujo que sedeseen. En el caso del tipo más básico de los medidores, tales como los de cabeza variable, se handeterminado formas geométricas y dimensiones estándar para las que se encuentran datos empíricosdisponibles. Estos datos relacionan el flujo con una variable fácil de medición, tal como una diferencia depresión o un nivel de fluido. 4. MÉTODOS DE MEDICIÓNLos diferentes métodos que se utilizan para medir caudales se dividen de acuerdo a los tipos de flujo, el flujovolumétrico, que representa la variación de volumen por unidad de tiempo y el flujo másico, que representala variación de masa por unidad de tiempo. De esta forma entonces existen medidores volumétricos ymedidores de caudal masa, pero hay que tener en cuenta que ambos pueden servir para la misma aplicación,ya que volumen y la masa son proporcionales entre sí. 5. MEDIDORES VOLUMÉTRICOSLos medidores volumétricos determinan el flujo en volumen del fluido, bien sea indirectamente pordeducción (presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida, torbellino) o bien sea,directamente (desplazamiento). 5.1 INSTRUMENTOS DE PRESIÓN DIFERENCIALEsta clase de medidores presenta una reducción de la sección de paso del fluido, dando lugar a que el fluidoaumente su velocidad, lo que origina un aumento de su energía cinética y, por consiguiente, su presión tiendea disminuir en una proporción equivalente de acuerdo con el principio de la conservación de la energía,creando una diferencia de presión estática entre las secciones aguas arriba y aguas abajo del medidor. La formula de flujo obtenida con los En la que H es la diferencia de alturas de presión elementos de presión diferencial se basa en la del fluido o presión diferencial y k es una aplicación del Teorema de Bernoulli a una constante que depende de los diámetros de la tubería horizontal, su formula simplificada placa y de la tubería, densidad del fluido, seria: rugosidades de la tubería… ect. √Los instrumentos más conocidos de este tipo son la placa orificio, tobera, tubo Venturi, tubo Pitot.Instrumentos Para Medir Velocidades y Caudales en Tuberías Página 4
  5. 5. 5.1.1 PLACA ORIFICIOEs la forma más común y utilizada para medir presión diferencial en tuberías donde se permita una granpérdida de energía. Consiste en una placa con un orificio que se interpone en la tubería dando como resultadode esta obstrucción una pérdida de carga, que es la que se mide por comparación con una sonda aguas arribay otra aguas debajo de la instalación. (figura 1) Figura 2 Figura 1La presión diferencial captada es proporcional al cuadrado del caudal (usando los principios de Bernoulli yVenturi para relacionar la velocidad con la presión del fluido).El orificio de la placa puede ser concéntrico, excéntrico o segmental con un pequeño orificio adicional para lapurga de pequeñas partículas de arrastres sólidos cuando sea necesario (figura 2). La placa concéntrica seutiliza para líquidos, la excéntrica para los gases donde los cambios de presión implican condensación, y lasegmentada para caudales de fluido que contengan una cantidad pequeña de sólidos y gases. Tienen taldiámetro que no causan error y sus parámetros de diseño son el diámetro, la temperatura del fluido y elambiente.VENTAJAS Costo independiente del tamaño de la tubería Salida repetible, aunque la placa tenga un dañoDESVENTAJAS Alta perdida de presión (40-80%) Mantenimiento constante por incrustaciones en la placa y en las tomas de presión 5.1.2 TOBERALa tobera es un elemento primario de medición de flujo, colocado en el punto de medición con objeto de crearuna reducción de presión diferencial, este instrumento se puede describir como una transición entre la placaorificio y Venturi. Está situada en la tubería condos tomas, una anterior y la otra en el centro dela sección más pequeña (figura 3).Su capacidad es mayor que la de una placaorificio, de manera que puede manejarse unrégimen mucho mayor (hasta 60%) con lamisma relación de diámetros y con el mismodiferencial. Figura 3Instrumentos Para Medir Velocidades y Caudales en Tuberías Página 5
  6. 6. VENTAJAS Menor perdida de carga que una placa orificio (la perdida de la tobera es de 30 a 80%) Resistentes a la abrasión y pueden usarse con fluidos sucios y en suspensión Precisión del orden de 0.95 a 1.5%DESVENTAJAS Costo de 8 a 16 veces más que una placa orificio 5.1.3 TUBO VENTURIEs un tipo de boquilla especial, seguida de un cono que se ensancha gradualmente (figura 4), accesorio queevita en gran parte la pérdida de energía cinética debido al rozamiento. Es por principio un medidor de áreaconstante y de caída de presión variable.Permite la medición de caudales mayores con una bajapérdida de carga y se usa donde es importante larecuperación de presión, puesto que esta recuperacióndel cuello Venturi es mucho más elevada que paraotros elementos primarios, especialmente encomparación con los de placas de orificio. Figura 4VENTAJAS Permite la medición de caudales 60% superiores a los de la placa orificio en las mismas condiciones de servicio y con una pérdida de carga de sólo 10 a 20% de la presión diferencial. Posee una gran precisión Resistentes a la abrasión y pueden usarse con fluidos sucios y en suspensión.DESVENTAJAS Más grandes, caros y pesados que las placas orificiosEl Tubo Vénturi puede tener muchas aplicaciones, por ejemplo en la industria automotriz, en el carburadordel carro, el uso de éste se pude observar en lo la Alimentación de Combustible. Los motores requieren aire ycombustible para funcionar. Un litro de gasolina necesita aproximadamente 10.000 litros de aire paraquemarse, y debe existir algún mecanismo dosificador que permita el ingreso de la mezcla al motor en laproporción correcta. A ese dosificador se le denomina carburador, y se basa en el principio de Vénturi: alvariar el diámetro interior de una tubería, se aumenta la velocidad del paso de aire. 5.1.4 TUBO PITOTEl tubo de Pitot puede ser definido como el instrumento para medir velocidades de un flujo mediante ladiferencia de presiones estática y dinámica en una línea de corriente. Consta de un orificio alineado con el flujo que se aproxima y está cerrado por uno de sus extremos con un tapón redondo que tiene un pequeño orificio en la línea central del tubo (figura 5). El fluido dentro del tubo Pitot es estacionario, en tanto que el que se aproxima fluye alrededor de este. Una partícula de fluido que se mueve a lo largo de la línea de corriente, que coincide con el eje del tubo Pitot, alcanza el reposo al acercarse a la punta del tubo, debido a que debe dividirse y pasar por ambos lados del tubo. Figura 5Instrumentos Para Medir Velocidades y Caudales en Tuberías Página 6
  7. 7. Al entrar momentáneamente en reposo, la presión del fluido se eleva a un valor, el cual se conoce comopresión de estancamiento y se relaciona con la velocidad del tubo corriente arriba. La presión del flujoestacionario en el interior del tubo Pitot es igual a la presión de estancamiento del flujo externo con el queestá en contacto a través del pequeño orificio localizado en el punto de estancamiento del tubo.VENTAJAS Bajo costo y pérdida de presión despreciableDESVENTAJAS Miden la velocidad en el punto y las mediciones volumétricas son poco precisas. La máxima exactitud se consigue efectuando varias medidas en puntos determinados y promediando las raíces cuadradas de las velocidades medidas. Baja precisión del orden de 1.5-4% No trabaja bien a velocidades bajas del flujo ni a velocidades muy altas (supersónica)Suelen utilizarse tubos de Pitot para la medida de caudales de gas en grandes conducciones, como chimeneasde industrias pesadas. Un inconveniente del uso del tubo en flujos gaseosos es la pequeña diferencia depresión que se genera, esto se ha corregido con una modificación del instrumento que se conoce con elnombre de Tubo de Pitot invertido o pitómetro.Otra mejoría del tubo Pitot es el Tubo Annubar, este posee dos tubos de medición de los caudales, uno depresión total y otro de presión estática. Estos tubos hacen que su medición en comparación con la del tuboPitot sea de mayor precisión. Además posee una baja perdida de carga, este tubo sirve para medir pequeños ygrandes caudales de líquidos y gases. 5.2 INSTRUMENTOS DE ÁREA VARIABLE: ROTÁMETROSEn los medidores de carga: orificio, boquilla, Venturi, la variación de la velocidad de flujo a través de un áreaconstante produce una caída de presión variable que está relacionada con dicha velocidad. Mientras que enlos medidores de área variable la caída de presión permanece constante y es el área a través del cual circula elfluido el que varía con la velocidad del flujo, relacionándose estos mediante un calibrador adecuado.El Rotámetro consta básicamente de un “flotador” indicadorque se puede mover libremente en el interior de un tubovertical ligeramente cónico con el diámetro menor hacia abajo(figura 6). El fluido ingresa por el extremo inferior y hace que elflotador suba hasta que el área circulare entre él y la pared deltubo sea tal que la caída de presión en este estrechamiento seasuficiente para sostener el flotador.VENTAJAS Se emplean en lugares que requieran indicación local Bajo costo y pérdida de presión constante Gases o líquidos (incluso viscosos)DESVENTAJAS Transmisores limitados Presiones bajas Figura 6 Instalación verticalLas ranuras en el flotador hacen que rote y por consiguiente, que mantenga su posición central en el tubo ycomo el área es variable se logra mantener constante la relación peso del flotador y altura. Entre mayor sea elcaudal, mayor es la altura que asume el flotador.Instrumentos Para Medir Velocidades y Caudales en Tuberías Página 7
  8. 8. 5.3 INSTRUMENTOS DE VELOCIDAD 5.3.1 VERTEDEROSEn la medición de caudal en canales abiertos se utilizan vertederos, los cuales provocan una diferencia dealturas del líquido en el canal entre la zona anterior del vertedero y su punto más bajo. Y existen diferentestipos (figura 7). La diferencia de alturas H se mide mediante un instrumento de flotador o burbujeo, el cualpuede indicar, registrar y regular directamente el caudal o bien transmitirlo a distancia con un transmisor detipo potenciométrico, neumático de equilibrios de movimientos, o digital.El caudal es proporcional a la diferencia de alturas según la fórmula general:Donde: Q = caudal en mts3/seg K = constante que depende del tipo de vertedero l = anchura de la garganta del vertedero en mts H = diferencia máxima de alturas en mts n = exponente que depende del tipo de vertedero o canal Figura 7 5.3.2 TURBINASLas turbinas son medidores que poseen un rotor que gira al paso del fluido con una velocidad directamenteproporcional al caudal (figura 8). La velocidad del fluido ejerce una fuerza de arrastre en el rotor, la diferenciade presiones debida al cambio de áreas entre el rotor y el cono posterior ejerce una fuerza igual y opuesta.Debido a ello el rotor está equilibrado hidrodinámicamente, sin la necesidad de utilizar rodamientos axiales.Para captar la velocidad de la turbina existen dos tipos de convertidores, de reluctancia e inductivos, paraambos la frecuencia que genera el rotor de turbina es proporcional al caudal, siendo del orden de 250 y 1200ciclos por segundo para el caudal máximo.VENTAJAS Fácil instalación y salida lineal con el flujo Adecuado para medición de fluidos de líquidos limpios o filtrados Buena rangeabilidad (10:1) Precisión elevada, del orden de 0.3% Adecuado para presiones ilimitadas y temperaturas extremasDESVENTAJAS Útil sólo para líquidos de baja viscosidad Requieren equipo secundario de lectura Figura 8Instrumentos Para Medir Velocidades y Caudales en Tuberías Página 8
  9. 9. 5.3.3 TRANSDUCTORES ULTRASÓNICOSDos tipos de medidores ultrasónicos son utilizados fundamentalmente para la medida de caudal en circuitoscerrados. El primero (tiempo de tránsito o de propagación) utiliza la transmisión por impulsos, mientras queel segundo (efecto Doppler) usa la transmisión continua de ondas.Los medidores por tiempo de transito miden el caudal por diferencia de velocidades del sonido alpropagarse éste en el sentido del fluido y en el sentido contrario. Los sensores están ubicados en una tuberíade la que se conocen el área y el perfil de velocidades (figura 9).Los principios de funcionamiento de estos instrumentos sonvariados.VENTAJAS Muy buena precisión Ideal para líquidos muy corrosivosDESVENTAJAS Requiere fluidos limpios Figura 9Los medidores por efecto Doppler proyectan ondas sónicas a lo largo del flujo del fluido y mide elcorrimiento de frecuencia que experimenta la señal de retorno al reflejarse el sonido en las partículascontenidas en el fluido.VENTAJAS Bajo costo, independientemente de la tubería Bueno para medir caudales difíciles, tales como mezclas gas-líquido y fangos.DESVENTAJAS Baja precisión No sirven para líquidos y gases limpios 5.4 INSTRUMENTOS DE FUERZA: MEDIDOR DE PLACAConsiste en una placa instalada directamente en el centro de la tubería y sometida al empuje del fluido. Lafuerza originada es proporcional a la energía cinética del fluido (que es proporcional al cuadrado de lavelocidad) y es transmitida por un transmisor neumático de equilibrio de fuerzas o por un transductoreléctrico de galgas extensiométricas.VENTAJAS Precisión de 1% Puede medir caudales de un mínimo de o.3 lpm hasta 40000 lpm Apto para fluidos con pequeñas cantidades de sólidos en suspensión 5.5 INSTRUMENTOS DE TENSIÓN INDUCIDA: MEDIDOR MAGNÉTICO DE CAUDALEl medidor magnético de caudal funciona según la ley de Faraday que establece que la tensión inducida através de cualquier conductor, al moverse este perpendicularmente a través de un campo magnético, esproporcional a la velocidad del conductor.VENTAJAS No producen perdidas de presiónDESVENTAJAS Requiere fluidos conductores No sirve para fluidos gaseosos Requiere de tubería siempre llena de fluido Figura 10Instrumentos Para Medir Velocidades y Caudales en Tuberías Página 9
  10. 10. 5.6 MEDIDORES DE VORTEX Y TORBELLINOSEl Medidor de vortex se basa en el hecho de que los vórtices se forman a continuación de un obstáculo, en elsentido de la corriente. Cuando un líquido fluye por el tubo de medida en el que se encuentra un cuerpo queobstaculiza el flujo, los vórtices se forman sucesivamente una vez a un lado y luego al otro a continuación dedicho cuerpo (figura 11). La frecuencia de los vórtices que se esparcen a cada lado es directamenteproporcional a la velocidad de circulación media y, por consiguiente, al caudal volumétrico.El Medidor de caudal por torbellino se basa en la determinación de la frecuencia del torbellino producidopor una hélice estática situada dentro de la tubería por la cual pasa el fluido (figura 11). La frecuencia deltorbellino es proporcional a la velocidad del fluido. Figura 11VENTAJAS Adecuados para gases, vapores y líquidos Amplia capacidad de rango de flujo (50:1) Mantenimiento mínimo Buena exactitud y repetibilidadDESVENTAJAS No sirve para fluidos viscosos sucios Limitaciones de tamaño de tubería (<8´´) y el número de Reynolds (>100000´´) Instalación debe ser en tubería recta con el medidor perfectamente alineado Precisión del instrumento es de 0.2% del caudal medio, por lo que el error porcentual se hace mayor cuando más bajo es el caudal 5.7 INSTRUMENTOS POR DESPLAZAMIENTO POSITIVOLos medidores de desplazamiento positivo miden el caudal en volumen (contando o integrando) volúmenesseparados de líquido. Las partes mecánicas del instrumento se mueven aprovechando la energía del fluido ydan lugar a una pérdida de carga. 5.7.1 MEDIDOR DE DISCO OSCILANTEEstá compuesto por: una cámara circular con un disco plano móvil dotado de una ranura en la que estáintercalada una placa fija. Esta placa separa la entrada de la salida e impide el giro del disco durante el pasodel fluido. La cara baja del disco está siempre en contacto con la parte inferior de la cámara en el lado opuesto(figura 12).Cuando pasa el fluido, el disco toma un movimiento parecido al de un trompo caído de modo que cada puntode su circunferencia exterior sube y baja alternativamente estableciendo contacto con las paredes de lacámara desde su parte inferior a la superior. Este movimiento de balanceo se transmite mediante el eje deldisco a un tren de engranajes.Instrumentos Para Medir Velocidades y Caudales en Tuberías Página 10
  11. 11. VENTAJAS Se utilizan en la medición de agua fría, agua caliente, aceite y líquidos alimenticios Precisión es de 1-2%DESVENTAJAS Caudal máximo es de 600 lpm Se fabrica para pequeños tamaños de tubería Figura 12 5.7.2 MEDIDOR ROTATIVOEste tipo de instrumento tiene válvulas rotativas que giran excéntricamente rozando con las paredes de unacámara circular y transportan el líquido en forma incremental de la entrada a la salida.Los medidores rotativos se emplean mucho para la medición de crudos y gasolinas, con intervalos de medidaque van de unos pocos lpm de líquidos limpios de baja velocidad hasta 64000 lpm de crudos viscosos.Principalmente hay dos sistemas (figura)El Medidor bi-rotor está diseñado para medir el flujo total de productos líquidos que pasa a través del mismopor medio de una unidad de medición que separa el flujo en segmentos separándolos momentáneamente delcaudal que pasa a través del medidor. Son diseñados para que los efectos adversos de líneas fuera dealineación no puedan ser transmitidas a la unidad de medición (figura 13). El Medidor oval realizamediciones en productos difíciles sin comprometer la precisión, tales como: ácido sulfúrico súper saturado,dióxido de titanio, azufre derretido y mantequilla de maní (figura 13). Figura 13 6. MEDIDORES DE CAUDAL MASALa determinación del caudal masa puede efectuarse a partir de una medida volumétrica, compensándola paralas variaciones de densidad del fluido, o bien, determinar directamente el caudal masa aprovechandocaracterísticas medibles de la masa del fluido. En las ocasiones en que interesa aprovechar característicasmedibles de la masa, existen tres sistemas básicos: los instrumentos térmicos, los de momento angular y losde Coriolis. 6.1 MEDIDOR TÉRMICO DE CAUDALLos medidores térmicos de caudal se basan comúnmente en el principio físico de la elevación de temperaturade fluido en su paso por un cuerpo caliente (Medidor Thomas).Estos medidores constan de una fuente eléctrica de alimentación de precisión que proporciona un calorconstante al punto medio del tubo por el cual circula el caudal. En puntos equidistantes de la fuente de calorse encuentran sondas de resistencia para medir la temperatura (figura 14).Instrumentos Para Medir Velocidades y Caudales en Tuberías Página 11
  12. 12. Figura 14Cuando el fluido esta en reposo, la temperatura es idéntica en las dos sondas. Cuando el fluido circula,transporta una cantidad de calor hacia el segundo elemento termistor, y se presenta una diferencia detemperaturas que va aumentando progresivamente entre las dos sondas a medida que aumenta el caudal. Esta diferencia es proporcional a la masa que Donde: Q = calor transferido circula a través del tubo, de acuerdo con la m = masa del fluido ecuación: = calor especifico = temperatura anterior = temperatura posterior 6.2 MEDIDOR DE MOMENTO ANGULARLos medidores de caudal masa de momento angular se basan en el principio de conservación del momentoangular de los fluidos. Así, si a un fluido se le comunica un momento angular manteniendo constante lavelocidad angular, la medición del par producido permite determinar el caudal masa. 6.3 MEDIDOR DE CORIOLISLa medición de caudal por el efecto Coriolis, también conocido como medición directa o dinámica, da unaseñal directamente proporcional al caudal másico, esta medición directa de la masa de flujo evita la necesidadde utilizar cálculos complejos y como estándarfundamental de medición, la masa no deriva susunidades de otra fuente ni se ve afectada porvariaciones de temperatura o presión; tal constanciahace a la masa, la propiedad ideal para medir.Se basa en que la aceleración absoluta de un móvil esla resultante de la aceleración relativa, la de arrastrey la de Coriolis. Tres bobinas electromagnéticasforman el sensor, la bobina impulsora hace vibrar losdos tubos, sometiéndolos a un movimientooscilatorio de rotación alrededor del eje (figura 15). Figura 15VENTAJAS No se ve afectado por cambios de temperatura o presión. Requiere de mínimo mantenimiento. Permite la medición de flujo en forma bidireccional. Es de fácil calibración en el campo. El error real es de menos del 0.2% de la tasa de flujoDESVENTAJAS Constituye el sistema de medición de flujo de mayor costo.Instrumentos Para Medir Velocidades y Caudales en Tuberías Página 12
  13. 13. 7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS http://www.slideshare.net/camilorene/instrumentacin-de-control-clase-8-caudal http://snsoresdecaudal.blogspot.com/2009/05/sensores-de-caudal.html http://mecatroniando.blogspot.com/2010/05/principio-de-medidor-de-flujo-coriolis.html http://www.inele.ufro.cl/apuntes/Instrumentacion_y_Control/Ivan_Velazquez/Catedra/Capitulo%2 02.2%20Flujo.pdf http://es.scribd.com/doc/48136016/Medidores-de-caudal-tmp http://es.scribd.com/doc/70295261/INTRODUCCION-medidores-de-caudalInstrumentos Para Medir Velocidades y Caudales en Tuberías Página 13

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