Medidores de flujo

1. MARCO TEÓRICO

1. MEDIDORES DE FLUJO

Para el control de procesos industriales es esencial conocer la cantidad de materia que entra y que sale del proceso, ya que los materiales se transportan en una forma fluida, si es posible, por lo mismo es importante medir la velocidad con la que un fluido circula a través de una tubería u otra conducción. Industrialmente se utilizan muchostipos diferentes de medidores, que comprenden: medidores basados en la medida directa del peso o del volumen, medidores de carga variable, medidores de área, medidores de corriente, medidores de desplazamiento positivo, medidores magnéticos, y medidores ultrasónicos.

Los medidores más ampliamente utilizados para la medida del flujo son los diferentes tipos de medidores de carga variable y los deárea variable. Los medidores de carga variable comprenden los medidores de venturi, los medidores de orificio y los medidores de vertedero; los medidores de área variable comprenden los diferentes tipos de rotámetros.

1. Medidor de Venturi

Consta de una sección de entrada A, formada por un pequeño cilindro y un tronco de cono, una garganta B, y una sección de salida C, consistente enun largo tronco de cono. En la sección situada aguas arriba, en la unión de las partes cilíndrica y cónica, existe una cámara anular D, que comunica con la parte interior del tubo, hasta unos pequeños orificios E. La cámara anular y los pequeños orificios, forman un anillo piezométrico, cuya misión es promediar las presiones individuales transmitidas a través de los distintos orificios. La presiónmedia se transmite a través de la toma de presión F situada aguas arriba. En el estrechamiento o garganta, se forma otro anillo piezométrico mediante una cámara anular G y un recubrimiento H. El recubrimiento está taladrado perfectamente y pulimentado hasta un diámetro determinado, ya que se reduce la exactitud de la medida si el estrechamiento no está bien mecanizado. La presión en elestrechamiento se transmite a través de la toma de presión L Entre la toma F e I, se conecta un manómetro u otro aparato para medir diferencias de presión.

Figura 1. Medidor de venturi

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Fuente: McCabe, Warren “Operaciones básicas de Ingeniería Química”, Pág.224

En el tubo de venturi, la velocidad aumenta en el cono anterior y la presión disminuye, utilizándose la caída de presión,para medir la velocidad de flujo a través del aparato. Pasado el estrechamiento, la velocidad disminuye y se recupera en gran parte la presión original en el cono posterior. Con el fin de que la recuperación de presión sea grande, el ángulo del cono posterior C, es pequeño, de forma que se evita la separación de capa límite y la fricción es mínima. Puesto que la separación no tiene lugar en ladisminución de la sección transversal, el cono anterior puede hacerse más corto que el posterior, con lo que se ahorra espacio y material. Aunque los venturímetros pueden aplicarse para medidas de gases, se utilizan con mayor frecuencia para la medida de líquidos, especialmente agua.

1. Recuperación de presión

Si el flujo a través del medidor de venturi fuese sin fricción, la presión delfluido a la salida del medidor sería exactamente la misma que a la entrada y la presencia del medidor en la línea no daría lugar a una pérdida de presión permanente. La caída de presión en el cono situado aguas arribas, pa - pb, se recuperaría totalmente en el cono de salida. Por supuesto que la fricción no se puede suprimir totalmente y hay una pérdida permanente de presión, con la consiguientepérdida de energía.

Debido al pequeño ángulo de divergencia del cono de recuperación, la pérdida de presión permanente en un tubo de venturi es relativamente pequeña. En un medidor correctamente diseñado la pérdida permanente es del orden del 10 por 100 de la lectura diferencial del venturi pa - pb, de forma que se recupera aproximadamente el 90 por 100 de la presión diferencial....