Ensayo

xxxRedactora:
Nuria Cavallé Oller Ingeniero Químico
CENTRO NACIONAL DE CONDICIONES DE TRABAJO
El caudal que circula por un sistema es la magnitud clave para conocer si está funcionando correctamente. El caudal se puede calcular conociendo la velocidad media del fluido y la sección del conducto. En esta Nota Técnica de Prevención se describe cómo medir la velocidad del aire en un conducto, conqué instrumentos y los puntos en que es conveniente medir.
Introducción
En la Nota Técnica de Prevención 615, se describió la utilidad de las medidas de presión estática en un sistema de extracción localizada para el control rutinario de su funcionamiento. Dicho método, interesante por su sencillez y rapidez, proporciona además una estimación aproximada del caudal circulante midiendo en lagarganta de la campana. Sin embargo, en determinadas ocasiones, como a la puesta en marcha por primera vez de una instalación, se requiere conocer con más exactitud el valor del caudal, por lo que el método de la medida de la presión estática no resulta adecuado.
En la mencionada NTP-615 se muestra un cuadro comparativo entre los 3 métodos de determinación del caudal (medida de la presión estática,medida de la presión dinámica y lectura directa con instrumentación específica) describiendo sus condiciones de aplicabilidad, así como las ventajas e inconvenientes de cada método. Aunque existe instrumentación específica para la medida del caudal de gases en conductos, en los sistemas de extracción localizada se suele recurrir a la medida de la velocidad media del fluido y a la medida Æa lasección del conducto en ese punto (dato conocido por diseño o fácilmente medible si no es posible acceder al dato teórico). El caudal que circula por el sistema no es más que el producto de ambas magnitudes.
La medición de la velocidad en un sistema exige una serie de condiciones del punto de medida que es necesario describir detalladamente (que sea accesible, en un tramo de conducto recto, sinturbulencias, etc); en caso contrario, se obtendrían resultados erróneos. Las medidas pueden llevarse a cabo de dos formas diferenciadas en cuanto a los instrumentos utilizados, aunque similares en cuanto a su fundamento teórico: con un tubo de Pitot o bien con equipos de medida directa de la velocidad.
Perfiles de velocidad de los gases en conductos. Elección de los puntos de medida
Un gas puedepresentar dos tipos de régimen cuando circula por un conducto, determinados por el valor del número de Reynolds, que se define como:
Re = rvD/μ
donde:
Re: número de Reynolds en el diámetro de conducto
r: densidad del fluido, kg /m3
v: velocidad media del fluido en el diámetro de conducto, m/s
D: diámetro de la tubería (1),
μ: viscosidad del fluido, kg/m-s
Para valores de Re inferiores a2000, el régimen de flujo es laminar, mientras que para valores superiores a 4000 es turbulento, existiendo una zona intermedia. En los sistemas de extracción localizada el régimen de trabajo es turbulento incluso a velocidades muy bajas.
El régimen turbulento muestra una mayor homogeneidad de velocidades a lo largo de la sección de un conducto (figura 1), por lo que el error que se comete altomar la velocidad en un solo punto como la velocidad media del fluido es menor que el error que se produciría en régimen laminar.
Figura 1
Perfil de velocidades en un conducto en flujo laminar (a) y en flujo turbulento (b)
Figura 2 Puntos de medida de la velocidad en conductos circulares y rectangulares
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(*) Se muestran las localizaciones para 10puntos de medida en conductos circulares. Las localizaciones para otro número de puntos de medida distinto de 10 pueden encontrarse en el texto Industrial Ventilation (1)
Otro aspecto a tener en cuenta es que los perfiles de velocidad se ven deformados por la existencia de elementos que modifiquen la sección y la dirección del flujo, como por ejemplo codos, uniones, válvulas, etc. Por ello, e...