MEDIDORES DE FLUJO POR METODOS DE DESCARGA DIRECTA Dr. Christian A. Villalta Calderon
Introducción Siempre que se trabaja con un fluido , existe la necesidad de realizar un conteo de la cantidad que se transporta, para lo cual utilizamos medidores de flujo. Algunos de ellos miden la velocidad de flujo de manera directa y otros miden la velocidad promedio, y aplicando la ecuación de continuidad y la de energía se calcula la velocidad
Introducción La necesidad de medir los caudales de agua residual es de fundamental importancia a la hora de proyectar los sistemas de saneamiento. Hay dos métodos principales de medida de caudales: 1. Métodos de descarga directa. 2. Métodos de velocidad-area.
Métodos de descarga directa Los métodos de descarga directa son aquellos en que la magnitud de la descarga es función de una o dos variables fácilmente medibles. En aquellos casos en los que se vayan a realizar varias determinaciones de caudales, vale la pena construir curvas de calibración para simplificar el trabajo. Uno de los métodos mas exactos para medir Q es el método de vertederos (vertedores, weirs ). ).
Vertedores Son muy útiles siempre y cuando las condiciones bajo las cuales se determinaron los coeficientes de descarga de cierto tipo de vertedero se reproduzcan aproximadamente aproximadamente en los aforos. Estos son una obstrucción en la sección transversal del canal, la cual ocasiona que el flujo tenga que pasar sobre el o a través de el. Puede entonces clasificarse como un medidor de flujo por obstrucción, en forma análoga al tubo Venturi o al orificio.
Vertedores Una aplicación común de los vertedores se presenta en la medición de flujos en canales de irrigación, donde se desea saber la cantidad de agua que se le aplica a cierta área de tierra. Pueden se serr los ver erttedores de crest staa ancha o cresta delgada (Ver def. Manto) Los tres tipos mas comunes de vertedores son: 1. 2. 3.
Rectangulares Triangulares y Trapezoidales
Vertedores
Vertedores Vertedores Rectangulares Vertedor de cresta afilada , no contracción de manto (condición ideal)
FACTORES PARA LA ELECCIÓN DEL TIPO DE MEDIDOR DE FLUIDO
Intervalo de medición Exactitud requerida Pérdida de presión Tipo de fluido Tipo de medición Lugar de ubicación
1. MEDIDORES DE FLUJO POR CONTRACCION 1.1 TUBO DE VÉNTURI
Es una tubería corta recta, o garganta, entre dos tramos cónicos. La presión varía en la proximidad de la sección estrecha; así, al colocar un manómetro o instrumento registrador en la garganta se puede
TUBO DE VÉNTURI
Para obtener resultados precisos, el VÉNTURI debe estar precedido por una longitud lineal lineal de por lo menos 10 veces el diámetroo de la tubería diámetr tubería.. Al escurrir escurrir el fluido fluido hacia la garganta, la velocidad aumenta y en consecue consecuencia, ncia, la presión dismin disminuye. uye. El flujo transportado, si el fluido es incompresible, puede determinarse a partir de la diferencia de presión entre la entrada y la garganta del instrumento.
TUBO DE VÉNTURI
Las presiones en las secciones 1 y 2 de la figura 2 pueden medirse mediante piezómetros. Las velocidades que se obtienen con la ecuación de energía, al no incluir las pérdidas, no son las verdaderas. La velocidad teórica (sin incluir las pérdidas) en la garganta del VÉNTURI se obtiene combinando las ecuaciones de conservación de masa y energía.
ECUACIONES DE UN TUBO DE VENTURI
TUBO DE VÉNTURI
Los factores que afectan el Cd son:
Número de Reynolds Número de Mach (en flujos compresibles) Razón del diámetro de la garganta y el de la tubería Rugosidad relativa de la tubería Angulo del tubo difusor del VÉNTURI Debido a la geometría cónica del tubo VÉNTURI, la transferencia de energía cinética en energía de presión a la salida del aparato es muy eficiente, lo cual hace que el nivel de pérdidas de energía sea bajo.
El valor de C depende del número de Reynolds del flujo y de la geome mettría rea eall del medido dorr. La siguiente figura mu mueestra una curva típica de C Vs número de Reynolds en la tubería principal.
2. MEDIDORES DE FLUJO POR CONTRACCION
2. Placas de orificio: Cuando una placa se coloca en forma concéntrica dentro de una tubería, esta provoca que el flujo se contraiga de repente conforme se aproxima al orificio y después se expande de repente al diámetro total de la tubería. La corriente que fluye a través del orificio forma una vena contracta y la rápida velocidad del flujo resulta en una disminución de presión hacia abajo desde el orificio.
Algunos tipos de placas de orificio
1. La concéntrica: sirve para líquidos 2. La excéntric excéntrica: a: para los gase gasess 3. La segmentada cuando los fluidos fluidos contienen un alto porcentaje de gases disueltos.
ECUACIÓN DE UNA PLACA DE ORIFICIO
Orificio de orilla recta:
APLICACIONES DE ALGUNOS MEDIDORES DE FLUJO
COMPARATIVA COMPARA TIVA DE LOS DISTINTOS SENSORES DE FLUJO Sensor de de fl flujo
Líquidos recomendados
Pérdida de presión
Orificio
Líquidos sucios y limpios; algunos líquidos viscosos
Medio
Tubo Venturi
Líquidos viscosos, sucios y limpios
Bajo
Tubo Pitot
Líquidos limpios
Muy bajo
Turbina
Líquidos limpios y viscosos
Alto
Electromagnet.
Líquidos sucios y limpios; líquidos viscosos y conductores
No
Ultrasonic. (Doppler)
Líquidos sucios y líquidos viscosos
No
Ultrasonic. (Time-oftravel)
Líquidos limpios y líquidos viscosos
No
Exactitud típica en %
Medidas y diámetros
Efecto viscoso
Coste Relativo
2 a ±4 of full scale
10 a 30
Al t o
Bajo
1
5 a 20
Al t o
Medio
3 a ±5
20 a 30
Bajo
Bajo
0.25
5 a 10
Al t o
Alto
0.5
5
No
Alto
5
5 a 30
No
Alto
1 a ±5
5 a 30
No
Alto
±
±
±
±
±
±
±
METODOS DE VELOCIDAD-AREA