Medicion de flujo

1.1 INTRODUCCIÓN
En muchas situaciones industriales, la necesidad de medir las propiedades de flujo y varios parámetros de flujo, tales como presión, velocidad y descarga, es sumamente importante. En muchos casos esta necesidad es obvia. Algunos ejemplos incluye la velocidad de flujo a través de una tubería o canal de irritación; la carga de sedimento o contaminantes en un rio; las presionesmáximas sobre la superficie de un rascacielos o los patrones de flujo alrededor del mismo..
El movimiento de fluidos en las industrias agrícola, del petróleo, el gas, los productos químicos, de bebidas embotelladas, de abastamiento de agua y de aguas residuales requieren cuantiosas inversiones anuales; las incertidumbres presentes en la medición de estos flujos pueden tener un impacto significativoen las consideraciones materiales y monetarias.
Se han desarrollado muchos dispositivos para medir parámetros de flujo; obviamente, cada uno se diseño para desempeñar una función específica. La ecuación de Bernoulli es uno de los pilares fundamentales de la hidrodinámica: son innumerables los problemas prácticos que se resuelven mediante esta ecuación.
Las medidas de velocidad se realizaran contubos de Pitot, medidores de corriente y anemómetros rotativos y de hilo caliente. Las medidas se llevan a cabo mediante orificios, tubos, toberas o boquillas, venturimetros y canales Venturi, medidores de codo, vertederos de aforo, numerosas modificaciones de los precedentes y varios medidores patentados. A fin de aplicar correctamente estos aparatos, es imperativo emplear la ecuación deBernoulli y conocer las características y coeficientes de cada aparato.
Las formulas desarrolladas para fluidos incompresibles pueden aplicarse a fluidos compresibles en donde la presión diferencial es péquela con comparación con la presión total.
1.2 VELOCIDAD TEORICA, VELOCIDAD REAL
Abierto a la atmosfera Ecuación de Torricelli

Aplicando Bernoulli al Sistema
P1γ + Z1 + V122g = Pcγ + Z2 +V222g
Las presiones en los puntos 1 y c con iguales
P1γ= Pcγ = Patγ
Z1 + V122g = Zc + Vc22g ----------1
Por la Ley de la Continuidad o Ley de Masas
Pero Q1 = Qc ; V1A1 = VcAc
Vc = V1A1Ac ; V1 = VcAcAc (V1 en función de Vc)
De 1 despejamos Vc
Vc2 = 2g[z1 – zc + V122g ]
Vc2 = 2g[z1 – zc + V122g ] = 2g (Z1 – Zc) + V12
Simplificando y Desarrollando
Vc2 = 2g (z1 – zc) +(VcAcA1 )2
Vc2= 2g (z1 – zc) + Vc2Ac2A12
Vc2 - Vc2 (Ac2A12) = 2g (z1 – zc)
Factorizando Vc
Vc2[1-Ac2A12)] = 2g (z1 – zc)
Finalmente
Vc = 2g(z1 – zc)1- Ac2A12
VT=
VR=
SALIDA POR UN ORIFICIO: ECUACION DE TORRICELLI
. la superficie libre del depósito se mantiene a una altura H constante con relación al plano de referencia z=0, que tomaremos a la salida de la tubería T; gracias a que en eldepósito entra un caudal Q igual al que sale por la tubería T, regulando por la válvula V´;
.El área de la superficie libre es suficientemente grande para que pueda considerarse la velocidad del fluido en ella, V1=0;
.En el punto 1 la energía geodésica z1=H;
. Se despreciaran las perdidas.

Esta velocidad:
-es igual a la que adquiriría una partícula de fluido al caer libremente desde unaaltura h
- Es independiente del peso especifico del fluido: con alcohol y mercurio la velocidad seria la misma.
-Es la velocidad teórica de salida en condiciones ideales (fricción nula).

1.2 INSTRUMENTOS DE MEDICION DE LA VELOCIDAD LOCAL DEL FLUIDO
TUBOS DIVERSOS DEL TUBO PRANDTL
Manómetro diferencial de tipo balanza

Se introduce en el gas o aire que lo baña por completo tubo ybalanza. Su precisión es del +-2%, lo que unido a su comodo uso, lo hace muy practico para medidas industriales en metrología, minas, instalaciones de ventilación y aire acondicionado, etc.

CABEZAS DIVERSAS DEL TUBO PRANTL
a) Cabeza semiesférica, tubo en gancho (construcción del mismo PRANDTL);
b) Cabeza semiesférica, codo suave (Laboratorios de Gottingen y A.S.M.E., de Norteamerica);...