Sensores primarios de caudal

Introducción

En la mayor parte de las operaciones realizadas en los procesos industriales y en las efectuadas en laboratorios en plantas piloto es muy importante la medición de los caudales de líquidos y gases.
Existes varios métodos para medir el caudal y estos se clasifican según sea el tipo de caudal que se está tratando, este puede ser volumétrico o másico.

Dentro del grupo demedidores volumétricos de caudal podemos distinguir los basados en sistemas de presión diferencial, los de área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida, desplazamiento positivo, torbellino y oscilante.

Algunos medidores han sido adaptados con sistemas que convierten el volumen en masa en función de presión y temperatura, de forma que dan como resultado final el caudal en unidades de masaEntre los medidores de caudal másico podemos distinguir los que operan bajo el efecto de fuerza de Coriolis, los de momento angular y los térmicos.

Objetivos de la investigación.

Lo que se pretende una vez finalizado el presente informe es lograr una mayor familiarización con los dispositivos disponibles en la industria para la medición de caudal, distinguiendo las ventajas entre uno y otro suscaracterísticas y limitaciones.

1. Medidores de caudal volumétricos.

Los medidores volumétricos de caudal miden el volumen del fluido para determinar el caudal, ya sea en forma directa (por desplazamiento) o en forma indirecta (presión diferencial, fuerza, velocidad, área variable, etc.)

1. Rotámetros (Área variable)

Los rotámetros son dispositivos medidores de caudalvolumétrico de área variable, pudiendo encontrar hoy en día rotámetros de laboratorio, rotámetros de propósito general de tubo de vidrio, rotámetros de multi-tubos, rotámetros de elevada tasa de flujo (Heavy Duty), etc. Consisten en un flotador dentro de un tubo que varía su posición proporcionalmente al flujo del fluido.

Los datos que se encuentran en el rotámetro son:

G = peso del flotador,
E=fuerza de arrastre del fluido sobre el flotador
F = fuerza de empuje del fluido sobre el flotador
νf = volumen del flotador
ρf = peso específico del flotador
ρt = peso específico del fluido
[pic]= coeficiente de arrastre del fluido sobre el flotador,
v = velocidad del fluido,
[pic] = área de la sección del flotador
[pic] =sección interior del tubo.
Ecuación de las fuerzas del flotador:

[pic]
Como el caudal es
[pic]

Esto permite determinar el caudal de un fluido que pasa a través de un rotámetro conocido. El caudal depende del peso específico del líquido y de los valores de la sección interior del tubo, ya que la misma cambia según sea el punto de equilibrio del flotador.

Resulta:

Con el fin denormalizar los cálculos se acostumbra a referir los caudales del líquido o del vapor y gas a sus equivalentes en agua y aire respectivamente.
Los rotámetros ocupan tubos que pueden ser de vidrio y metálicos. Están mecanizados para asegurar la intercambiabilidad de los diversos tubos y flotadores a fin de obtener caudales correspondientes, sin tener que calibrar individualmente.

Los flotadorespueden tener varios perfiles de construcción:

➢ Esférico: para bajos caudales y poca precisión, con una influencia considerable de la viscosidad del fluido.
➢ Cilíndrico con borde plano: para caudales medios y elevados con una influencia media de la viscosidad del fluido.
➢ Cilíndrico con borde saliente: de cara inclinada contra el flujo con menor
influencia de laviscosidad que, por sus características de caudal, puede compararse a una tobera
➢ Cilíndrico con boteras salientes: contra el flujo y con la mínima influencia
de la viscosidad del fluido, que por su funcionamiento, puede compararse a una placa-orificio o diafragma.

Los flotadores pueden ser de acero inoxidable 316, aunque debido a los requerimientos de resistencia a la...