Medicion de caudal

MEDICION DE CUADAL

Existen varios métodos para medir el caudal según sea el tipo de fluido, la precisión deseada, el control requerido y el tipo de caudal volumétrico o másico. En el presente capítulo, se nombrarán y se explicarán algunos de ellos, dándole más importancia a los medidores volumétricos que al los de caudal masa, pues los primeros son los que se utilizan más frecuentemente.MEDIDORES VOLUMETRICOS

Los medidores volumétricos determinan el caudal en volumen del fluido.
Hay que señalar que la medida de caudal en la industria se efectúa principalmente con elementos que dan lugar a una presión diferencial al paso
del fluido. Entre estos elementos se encuentran los caudalímetros de obstrucción; la placa-orificio o diafragma, la tobera y el tubo Venturi.

Caudalímetrosde obstrucción

Existen tres tipos de caudalímetros de obstrucción; el tubo Venturi, la tobera, y la placa orificio o diafragma. En cada caso, el medidor actúa como un obstáculo al paso del fluido provocando cambios en la velocidad.
Consecuentemente, estos cambios de velocidad causan cambios en la presión.
En los puntos donde la restricción es máxima, la velocidad del fluido es máxima y lapresión es mínima.

Caudalímetros de obstrucción para fluidos incompresibles

Un fluido incompresible fluye a través de una tubería con una obstrucción
como se muestra en la figura la fórmula del caudal se basa en la aplicación
del teorema de Bernoulli en los puntos 1 y 2:

Fluido a través de una obstrucción en una tubería.
formula

donde:
v1 y v2 son las velocidades delfluido en los puntos 1 y 2 en m/s
p1 y p2 son las presiones del fluido en los puntos 1y 2 en kg/m2
g es la aceleración de la gravedad en m/s2
y es la densidad del fluido en kg/m3

Además, se puede plantear la ecuación de continuidad:
Formula
A1 y A2 son las secciones de la tubería en los puntos 1 y 2 en m2.
De esta última ecuación:
Formula
reemplazando v1 en la primera:
formulaentonces, la ecuación del caudal resulta:
formula
Las unidades de Qideal están dadas en m3/s. La palabra ideal se refiere a que
esta última ecuación no tiene en cuenta las pérdidas, como por ejemplo la rugosidad de la cañería o la viscosidad del fluido.
Para un caudalímetro dado, A1 y A2 son valores definidos, de modo que
conviene escribir:
formula
M es el coeficiente de velocidad deacercamiento.
Hay otros dos coeficientes que se usan en los caudalímetros de obstrucción,
son el coeficiente de descarga C y el coeficiente de caudal K.
Estos están definidos de la siguiente manera:

formula
El coeficiente de descarga C tiene en cuenta las pérdidas a través del caudalímetro, mientras que el coeficiente de caudal K se utiliza de manera conveniente para combinar el factor de pérdidascon la constante del medidor.
Los valores de C y M se utilizan a menudo en el tubo Venturi, mientras que el
factor combinado K se utiliza para la tobera y la placa orificio.
El tubo Venturi

El tubo Venturi es un dispositivo que origina una pérdida de presión al pasar
por él un fluido. Está compuesto por una tubería corta recta o garganta entre
dos tramos cónicos, uno convergente y unodivergente o de descarga

Tubo Venturi.
La presión varía en la proximidad de la sección estrecha; así al colocar un manómetro o un instrumento registrador en la garganta de puede medir la caída de presión y calcular el caudal. En el tubo Venturi, el flujo desde la tubería principal en la sección 1 se hace acelerar a través de la garganta, donde disminuye la presión del fluido. Después el flujo seexpande a través del cono divergente al mismo diámetro que la tubería principal. En la pared de la tubería de la sección 1 y en la pared de la garganta, sección 2, se ubican las tomas de presión. En dichas tomas se puede conectar un manómetro de presión diferencial de tal forma que la deflexión h es una indicación de la deferencia de presión p1 – p2.

La ecuación del caudal para el tubo venturi...