Introducci

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Introducción

• Siempre que se trabaja con un fluido , existe la
  necesidad de realizar un conteo de la cantidad
  que se transporta, para lo cual utilizamos
  medidores de flujo.
• Algunos de ellos miden la velocidad de flujo de
  manera directa y otros miden la velocidad
  promedio, y aplicando la Ecuación de continuidad
  y la de energía se calcula la velocidad

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FACTORES PARA LA ELECCIÓN DEL TIPO DE MEDIDOR DE
FLUIDO

• Intervalo de medición
• Exactitud requerida
• Pérdida de presión
• Tipo de fluido
• Tipo de medición
• Calibración
• Medio ambiente
• Lugar de ubicación

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TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO

• MEDIDORES DE CABEZA VARIABLE
• Tubo de venturi
• Placa de Orificio
• MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE
• Rotámetro
• Fluxometro de turbina
• Fluxometro de vortice
• Fluxometro electromagnético
• Fluxometro de Ultrasonido
• Fluxometro de velocidad
• -Tubo de Pitot
• -Anemómetro de Copas
• -Anemómetro de Alambre Caliente
• MEDIDORES DE FLUJO MASICO
• 1. El medidor de masa inferencial que mide por
  lo común el flujo volumétrico del fluido y su
  densidad por separado.

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1. MEDIDORES DE CABEZA VARIABLE

• 1.1 TUBO DE VÉNTURI

Es 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 puede medir la caída de presión y
calcular el caudal instantáneo.
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ECUACIONES DE UN TUBO DE VENTURI
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El valor de C depende del número de Reynolds del
flujo y de la geometría real del medidor. La
siguiente figura muestra una curva típica de C Vs
número de Reynolds en la tubería principal.
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• Placas de orificio
• Cuando una placa se coloca en forma
  concéntrica dentro de una tubería, esta provoca
  que el flujo se contraiga de repente conforme se
  aproxima al orificio y después se expande de
  repente al diámetro total de la tubería. La
  corriente que fluye a través del orificio forma
  una vena contracta y la rápida velocidad del
  flujo resulta en una disminución de presión hacia
  abajo desde el orificio.

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Algunos tipos de placas de orificio

• La concéntrica sirve para líquidos
• La excéntrica para los gases
• La segmentada cuando los fluidos contienen un
  alto porcentaje de gases disueltos.

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ECUACIÓN DE UNA PLACA DE ORIFICIO
Orificio de orilla recta
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BOQUILLA O TOBERA DE FLUJO Es una
contracción gradual de la corriente de flujo
seguida de una sección cilíndrica recta y corta.
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BOQUILLA
Para calcular el valor de C, tenemos la siguiente
expresión
C 0.9975 - 0.00653 (106 / NR)a
a 0.5 a0.2 A grandes
valores de Reynolds (106) C es superior a 0.99.
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Medidores de área variable

• Los medidores de área variable pertenecen al
  grupo de los llamados medidores diferenciales de
  presión.
• Esta clase de medidores presenta una reducción de
  la sección de paso del fluido, dando lugar a que
  el fluido aumente su velocidad, lo que origina un
  aumento de su energía cinética y, por
  consiguiente, su presión tiende a 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.

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ESPECIFICACIONES

• El Rotámetro tiene un flotador (indicador) que
  se mueve libremente dentro de un tubo vertical
  ligeramente cónico, con el extremo angosto hacia
  abajo. El fluido entra por la parte inferior del
  tubo y hace que el flotador suba hasta que el
  área anular entre él y la pared del tubo sea tal,
  que la caída de presión de este estrechamiento
  sea lo suficientemente para equilibrar el peso
  del flotador. El tubo es de vidrio y lleva
  grabado una escala lineal, sobre la cual la
  posición del flotador indica el gasto o caudal.

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TIPOS Y MATERIALES DE LOS FLOTADORES
Material Densidad (g/ml)
Aluminio 2.72
Bronce 8.78
Durimet 8.02
Monel 8.84
Níquel 8.91
Goma 1.20
Acero inoxidable 303 7.92
Acero inoxidable 316 8.04
Hastelloy B 9.24
Hastelloy C 8.94
Plomo 11.38
Tantalio 16.60
Teflón 2.20
Titanio 4.50

• Tipos de flotadores
• Cilíndrico con borde plano caudales mayores y
  mayor gama de fluidos.
• Cilíndrico con borde saliente de cara inclinada
  a favor del flujo, disminuyendo su afectación por
  la viscosidad del medio.
• Cilíndrico con borde saliente en contra del
  flujo comparable a una placa de orificio y con
  el menor efecto de la viscosidad.

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ECUACIONES DEL ROTAMETRO

• El valor de Cd en función al de Reynolds del
  flotador.

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OTROS MEDIDORES DE AREA VARIABLE

• FLUXOMETRO DE TURBINA
• El fluido provoca que el rotor de la turbina gire
  a una velocidad que depende de la velocidad del
  flujo. Conforme cada una de las aspas de rotor
  pasa a través de una bobina magnética, se genera
  un pulso de voltaje que puede alimentarse de un
  medidor de frecuencia, un contador electrónico u
  otro dispositivo similar cuyas lecturas puedan
  convertirse en velocidad de flujo. Velocidades de
  flujo desde 0.02 L/min hasta algunos miles de
  L/min se pueden medir con fluxómetros de turbina
  de varios tamaños.

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• FLUXOMETRO DE VORTICE
• Una obstrucción chata colocada en la corriente
  del flujo provoca la creación de vortices a una
  frecuencia que es proporcional a la velocidad del
  flujo. Un sensor en el fluxometro detecta los
  vortices y genera una indicación en la lectura
  del dispositivo medidor.

La frecuencia de los vortices creados es
directamente proporcional a la velocidad del
flujo y, por lo tanto, a la frecuencia del flujo
del volumen. Pueden utilizarse en una amplia
variedad de fluidos incluyendo líquidos sucios y
limpios, así como gases y vapor.
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FLUXOMETRO ELECTROMAGNÉTICO

• Basado en la Ley de Faraday. Formado por un tubo,
  revestido interiormente con material aislante.
  Sobre dos puntos diametralmente opuestos de la
  superficie interna se colocan dos electrodos
  metálicos, entre los cuales se genera la señal
  eléctrica de medida. En la parte externa se
  colocan los dispositivos para generar el campo
  magnético, y todo se recubre de una protección
  externa, con diversos grados de seguridad.

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FLUXOMETRO DE ULTRASONIDO

• Consta de unas Sondas, que trabajan por pares,
  como emisor y receptor.
• Los hay dos tipos
• DOPPLER Miden los cambios de frecuencia causados
  por el flujo del líquido.
• Se colocan dos sensores cada uno a un lado del
  flujo a medir y se envía una
• señal de frecuencia conocida a través del
  líquido.
• TRÁNSITO Tienen transductores colocados a ambos
  lados del flujo.
• Las ondas de sonido viajan entre los dispositivos
  con una inclinación de 45º respecto
• a la dirección de flujo del líquido.

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SONDAS DE VELOCIDAD

• TUBO PITOT.
• Tubo hueco colocado de tal forma que los
  extremos abiertos apuntan directamente a la
  corriente del fluido. La presión en la punta
  provoca que se soporte una columna del fluido.
• El fluido dentro de la punta es estacionario o
  estancado llamado punto de estancamiento.

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• ANEMOMETROS DE COPA
• Es el instrumento clásico usado para medir el
  viento. Los valores de medida empiezan con 0,1
  m/s y 1 m/s, dependiendo del diseño. Tiene un
  eje vertical y tres copas o cazoletas que
  capturan el viento. El n de revoluciones por
  segundo son registradas electrónicamente.
• Normalmente está provisto de una veleta para
  detectar la dirección del viento.

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• ANEMOMETRO DE ALAMBRE CALIENTE
• mide la velocidad del fluido detectando los
  cambios en la transferencia de calor mediante un
  pequeño sensor calentando eléctricamente (un hilo
  o una película delgada) expuesto al fluido bajo
  estudio. El sensor calentado es mantenido a una
  temperatura constante usando un circuito de
  control electrónico. La magnitud del aumento de
  voltaje necesario para mantener la temperatura
  constante está directamente relacionada con la
  transferencia de calor y, por tanto, con la
  velocidad del fluido. Es ideal para la medida de
  velocidades en fluidos puros (gases, y líquidos)
  de temperatura uniforme.

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MEDIDORES DE FLUJO MASICO
Es una necesidad el tener un control del
nivel de masa o cantidad de masa del fluido con
el que estamos trabajando. Los medidores de
masa son usados para líquidos de densidad
variable, líquidos multifase o gases que
requieren una directa medición del nivel de
masa. En la actualidad sus aplicaciones han
llegado a muchos procesos como lo son, la
producción del gas natural, refinerías, químicas
manufactureras, laboratorios científicos
24
PRINCIPIOS GENERALES

• Existen dos clases principales de medidores de
  masa
• 1. El medidor de masa inferencial que mide por lo
  común el flujo volumétrico del fluido y su
  densidad por separado.
• 2. Medidor de masa verdadero, que registra
  directamente el flujo en unidad de masa.
• Algunos medidores de flujo masico son
• El medidor de efecto Magnus.
• El medidor de momento transversal para flujo
  axial
• El medidor de gasto de masa de momento
  transversal para flujo radial.
• El medidor de gasto de masa de momento
  transversal.
• El medidor térmico de gasto de masa giroscópico.
• El tipo b constituye la base de varios
  medidores de gasto de masa comerciales, una de
  cuyas versiones se describirá someramente a
  continuación

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MEDIDOR DE GASTO DE MASA DE MOMENTO
TRASNVERSAL PARA FLUJO AXIAL

• También conocido como medidor de gasto de
  masa de momento angular.
• Una de las aplicaciones de este principio
  comprende el uso del flujo axial que pasa por un
  propulsor activado y una turbina puestos en
  serie. El propulsor le imparte una cantidad de
  movimiento o momento angular al fluido que, a su
  vez, genera un par de fuerza que se comunica a la
  turbina a la que le impide girar por medio de un
  resorte. El par, que se puede medir es
  proporcional a la velocidad de rotación del
  propulsor y al gasto.

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MEDIDORES DE GASTO DE MASA INFERENCIAL

• Medidores de carga con compensación de densidad.
• Los medidores de carga, como orificios,
  tubos venturi o boquillas se utilizan con uno de
  los diversos densitómetros disponibles (por
  ejemplo basándose en una fuerza ascensional en un
  flotador, acoplamiento hidráulico, salida de
  voltaje de un cristal piezoeléctrico o absorción
  por radiación). La señal proveniente del medidor
  de carga, es proporcional a ?V² (donde ?
  densidad del fluido y Vvelocidad del fluido), se
  multiplica por ? según la lectura del
  densitometro. La raíz cuadrada del producto es
  proporcional al gasto de masa.

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• Medidores de carga con compensación de velocidad.
  La señal proveniente del medidor
  de carga, que es proporcional a ?V², se divide
  entre la señal de un velocímetro para obtener una
  señal proporcional al gasto de masa.
• Medidores de velocidad con compensación de
  densidad.
• La señal generada por el velocímetro
  (por ejemplo, medidor de turbina electromagnético
  o de velocidad sonica) se multiplica por la señal
  obtenida en el densitómetro para dar una señal
  proporcional al gasto de masa.

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APARATOS PARA MEDICIONES DE CAUDAL MÁSICO

• Medidores térmicos
• Un método de determinación del flujo de
  masa es por el efecto de transferencia de calor.
  Se pone en contacto con el fluido una
  resistencia de platino con una corriente
  controlada. Esta resistencia sube su temperatura
  en condiciones sin flujo. Cuando el flujo se
  inicia, existe una disminución de temperatura en
  el sensor por el intercambio de calor con el
  fluido. La corriente eléctrica varía por la
  propia variación de la resistencia con la
  temperatura y esta variación es proporcional a la
  nueva temperatura del sensor.

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• Caudalímetro de Coriolis
• Con la configuración del equipo indicado,
  poniendo a los tubos en oscilación a una
  frecuencia fija uno contra otro el movimiento
  entre los tubos en U será estable. Con el ingreso
  del fluido al sistema, este circulará en el
  primer brazo de la U alejándose del eje de
  rotación, mientras que en el segundo brazo de la
  U estará acercándose al eje de rotación. Esto
  generará una fuerza de Coriolis que distorsionará
  la oscilación fija en vacío. Esta distorsión será
  entonces una función de la masa y de la velocidad
  de flujo. La velocidad angular está fijada por la
  frecuencia de excitación.

30
(No Transcript)
31
VENTAJAS DEL CAUDALÍMETRO

• Bajo nivel de incertidumbre en la medición de
  masa
• La medición es altamente independiente de la
  temperatura, densidad o presión del fluido, sólo
  depende de la masa
• Principalmente aplicable para líquidos, en un
  amplio rango, independientemente de la viscosidad
• Baja caída de presión en el flujo.
• Capaz de medir caudal másico en ambas
  direcciones.
• Costo bastante alto
• Es importante la limpieza de los tubos
  oscilantes en forma periódica.
• Es mayor en tamaño que otros caudalímetros

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(No Transcript)
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Medidores de masa digitales

• Anemómetro de cucharas PCE-A420

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• Anemómetro PCE-AM81

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• Caudalímetro másico Coriolis Promass 83

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• Anemometros de rueda alada serie LCA (la rueda
  alada está integrada en el medidor)

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• Anemómetros de tubo de Pitot-PVM-100  (tubo de
  Pitot, para altas velocidades de circulación)

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APLICACIONES DE ALGUNOS MEDIDORES DE FLUJO
COMPARATIVA DE LOS DISTINTOS SENSORES DE FLUJO COMPARATIVA DE LOS DISTINTOS SENSORES DE FLUJO COMPARATIVA DE LOS DISTINTOS SENSORES DE FLUJO COMPARATIVA DE LOS DISTINTOS SENSORES DE FLUJO COMPARATIVA DE LOS DISTINTOS SENSORES DE FLUJO COMPARATIVA DE LOS DISTINTOS SENSORES DE FLUJO COMPARATIVA DE LOS DISTINTOS SENSORES DE FLUJO
Sensor de flujo Líquidos recomendados Pérdida de presión Exactitud típica en Medidas y diámetros Efecto viscoso Coste Relativo
Orificio Líquidos sucios y limpios algunos líquidos viscosos Medio 2 a 4 of full scale 10 a 30 Alto Bajo
Tubo Venturi Líquidos viscosos, sucios y limpios Bajo 1 5 a 20 Alto Medio
Tubo Pitot Líquidos limpios Muy bajo 3 a 5 20 a 30 Bajo Bajo
Turbina Líquidos limpios y viscosos Alto 0.25 5 a 10 Alto Alto
Electromagnet. Líquidos sucios y limpios líquidos viscosos y conductores No 0.5 5 No Alto
Ultrasonic. (Doppler) Líquidos sucios y líquidos viscosos No 5 5 a 30 No Alto
Ultrasonic. (Time-of-travel) Líquidos limpios y líquidos viscosos No 1 a 5 5 a 30 No Alto
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CONCLUSIONES

• Tener en cuenta que los Medidores de Flujos son
  dispositivos, que pueden ser utilizado en muchas
  aplicaciones tecnológicas, requieren de un buen
  uso y mantenimiento
• Los medidores de flujo nos ayudan a controlar y
  mantener especificaciones de operación en un
  proceso