Instrumentacion

Introducción
En este trabajo de investigación se aborda el tema de la velocidad en fluidos, tales como el aire y el agua, así como los instrumentos con los que se puede medir, ecuaciones de algunos de esos instrumentos y formas de medir la velocidad.

Velocidad

La velocidad es la magnitud física que muestra y expresa la variación en cuanto a posición de un objeto y en función del tiempo,que sería lo mismo que decir que es la distancia recorrida por un objeto en la unidad de tiempo.
En flujos se define como un campo del vector el cual da velocidad de elemento del líquido en una posición y tiempo.
Para obtener la velocidad de un flujo se hacen mediciones en tuberías, pero para que sean correctas se deben realizar a una distancia de 8 a 10 diámetros desde la última perturbación dela tubería, como algún codo, bifurcación, válvula, etc.

Figura 1. Flujo en una tubería

Una vez que se ha seleccionado el lugar donde se hará la medición se procede a seleccionar el instrumento adecuado para realizarla. Existen diferentes instrumentos para poder medir la velocidad en los fluidos, aunque la mayoría de las veces no son mediciones directas ya que a partir de otras medicionescomo por ejemplo la presión, se deben emplear ecuaciones de las cuales es posible obtener la velocidad del flujo.

Perfil de velocidades

Al realizar mediciones en un tubo para obtener la velocidad cabe destacar que es muy desigual a lo largo de la zona transversal donde se realiza la medición, ya que en las paredes del tubo la velocidad es igual a cero y sobre el eje del tubo, se tienevelocidad máxima.
Esto se comprueba con un perfil de velocidades (Figura 2), que no es otra cosa más que la representación gráfica del comportamiento de un flujo. Es diferente el perfil de velocidad de un flujo laminar mismo que tiene una forma parabólica (Figura 2a), al de un flujo turbulento que es más uniforme (Figura 2b).

Figura 2. Perfil de velocidad


Como ya es sabido paradeterminar si un flujo es laminar o turbulento se debe calcular el número de Reynolds, el perfil de velocidad de un flujo turbulento es muy diferente al de un flujo laminar, ya que cambia rápidamente desde el cero en las paredes hasta mantenerse casi uniforme como se ve en la figura 2b a lo largo de toda la sección transversal para después volver a cero en la otra pared.



Instrumentos paramediciones de velocidad

Tubo de Pitot
De este instrumento existen 2 tipos, el tubo en L (Figura 3) y el tubo en S (Figura 4). El tubo Pitot tipo L es un instrumento que por medición de la presión total y estática registra la presión dinámica de una corriente de gas tiene 2 tomas de presión, una para la estática y una para la total. Para un tubo Pitot L manufacturado bajo norma, se considera quesu coeficiente es igual a 1.
Figura 3. Tubo Estático de Pitot tipo L


Con la ecuación 1 se obtiene la velocidad a partir de la medición del tubo.
V=2(Pd)ρ…………………1
Donde V= Velocidad en ms
Pd=Presión dinámica en Pa
ρ= Densidad del aire del lugar donde se realiza la medición en kgm3

Como se menciono el coeficiente del tubo es igual a 1 por lo que en laecuación no fue mencionado.



El funcionamiento del tubo S es similar al del tubo Pitot L, a diferencia de éste, el tubo S posee únicamente un orificio para el registro de presión estática. Este instrumento debe estar alineado con el flujo para realizar las mediciones de velocidad por medio de la diferencia de presiones total y estática (presión dinámica), midiendo el orificio que seencuentra corriente abajo (lado AS), la presión total de la corriente del fluido y el orificio que se encuentra corriente arriba del anterior (lado BS), la presión estática. Debido al tamaño del orificio de presión estática, es adecuado para corrientes de gas con partículas, ya que éstas no obstruyen la toma de presión estática, como el caso del tubo Pitot L.

Figura 4. Tubo Estático de Pitot tipo...