MEDIDORES DE FLUJO Nombre del equipo
Tubo Venturi
$edido idor caudal
+otámetro
Funcionamiento
Es una tubería corta recta, o garga rganta, entre dos tramos cónicos. La presión varía en la proximidad de la sección estr estrec echa ha;; así, así, al colo coloca car r manómetro o de un instrumento registrador en la garganta se puede medir la caída de presión y calcular el caudal instantáneo.
Uso
En todo tipo de tuberías mediante bridas de conexión ión adecuadas. donde el lu!o es grande y "ue se re"uiera una ba!a caíd caída a de pres presió ión n, o bien, el luido sea altame altamente nte viscos viscoso, o, se utili#a donde se re"uiera el máximo de exactitud, en la med medició ición n de lu luidos idos altame altamente nte viscos viscosos, os, y cuan cuando do se nece necessite ite una mínima caída de presión permanente.
%n medidor de caudal o de tasa es un aparato "ue determ determina ina,, genera generalme lmente nte una medida &nica, la cantid cantidad ad 'peso 'peso volum volumen( en( por unidad de tiempo "ue de pasa por una sección transversal dada. La mayoría de los medidores de caudal ')( para lu!os internos uncionan a base de permitir la aceleración de una corriente de luido a trav trav*s *s de alg& alg&n n tipo tipo de tobera.
medidores de caudal tant tanto o en cond onductos ctos 'tub tuberías( como en cámaras impelentes y se instalan con brindas roscadas con un macho.
u operación está basada en el princ rincip ipio io de áre área variable, donde el lu!o del luido act&a sobre un lotador en un tubo delgado, incrementando el área de paso del
-ara -ara medir medir cauda caudales les,, tanto de lí"uidos lí"uidos como de gases "ue traba!an con un salto de presión constante.
Imagen
luido.nte un aumento del lu!o, la altura del lotador es incrementada, siendo directamente proporcional al lu!o.El lotador se mueve de orma vertical en el tubo en proporción, al lu!o del luido y al área entre el lotador y las paredes del tubo, alcan#ado una posición de e"uilibrio entre la uer#a e!ercida por el luido y la uer#a gravitacional. /nstrumento destinado a la medición del caudal a trav*s de la cuantiicación de la velocidad del lu!o utili#ando la ecuación de continuidad.
$edidor indirecto de caudal, puede utili#arse tanto en conductos libres como a presión.
El luido hace "ue el rotor de la turbina gire a una velocidad "ue depende del lu!o volum*trico. 0uando cada álabe del rotor pasa por una bobina de magn*tica, se genera un de pulso de volta!e "ue entra a un medidor de recuencia, un contador electronico o algo similar cuyas lecturas se convierten a lu!o volum*trico.
1etección de ugas, medición de lu!o de gas y aire en hornos, monitoreo de redes, periles de velocidad en sistemas de distribución de agua, tratamiento de aguas, etc.
Tubo pitot
$edidor lu!o turbina
-laca oriicio
es una restricción con una 3lu!o de abertura más pe"ue2a tuberías. "ue el diámetro de la ca2ería en la "ue está inserta. La placa oriicio típica presenta un oriicio conc*ntrico, de bordes agudos. 1ebido a la menor sección, la velocidad del luido aumenta, causando la correspondiente
agua
en
disminución de la presión. El caudal puede calcularse a partir de la medición de la caída de presión en la placa oriicio
Tubo nnubar
$edidor 0oriolis
El tubo exterior presenta cuatro oriicios en la cara aguas arriba de la corriente, se utili#an para hacer un promedio de los periles de velocidad. 1e los dos tubos "ue están en su interior, uno sirve para promediar las presiones obtenidas en los cuatro oriicios, midiendo la presión total, mientras "ue el otro tubo, "ue se encuentra en la parte posterior, mide la presión estática en el oriicio central aguas aba!o de la corriente
El tubo nnubar tiene mayor precisión "ue el tubo de -itot, así como una ba!a p*rdida de carga, utili#ándose para la medida de pe"ue2os y grandes caudales de luidos. %tili#ado para lí"uidos y gases limpios.
El lu!o atraviesa dos tubos en orma de %, estando sometido a una de velocidad lineal y una velocidad angular, por lo "ue sure una aceleración de 0oriolis. La uer#a e!ercida sobre el luido como consecuencia de la aceleración genera un par de uer#as "ue produce una torsión de los tubos alrededor de e!e. La torsión alrededor de e!e produce un desase de tiempo entre las corrientes inducidas por los detectores electromagn*ticos, "ue es proporcional al par de uer#as e!ercido sobre los tubos, y por tanto a la masa "ue circula por ellos.
1epende de una se2al directamente proporcional al caudal másico y casi independiente de las propiedades del producto como conductividad, presión, viscosidad o temperatura. -rincipalmente aplicable para lí"uidos, independientemente de la viscosidad.
$edidor magn*tico
$edidor ultrasónico de eecto doppler para tuberías.
$ide el lu!o magn*tico de luidos conductivos "ue pasan a trav*s de una tubería. e basa en la ley de 3araday de la inducción electromagn*tica. -roduce se2ales de los 4V a los mV. e utilil#an con tubería llena para obtener una medición precisa.
e usa en la medición de lu!os de alimentos, aguas negras, suspensiones y ácidos corrosivos.
1etermina la velocidad del luido con la medición de la recuencia "ue experimenta la se2al de retorno al rele!arse en las partículas del luido.
e usa para luidos en suspensión, para caudales de me#clas gas5lí"uido, angos, etc.
Bibliogra!a
6 $ott +. '7889( Mecánica de fluidos '9a ed.( $*xico: -E+< E1%00/=<. 6 0astro $.'788>( Transporte de momentum y calo r. Teoría y aplicaciones a la ingeniería de proceso. '?a ed.( $*xico: %niversidad autónoma de @ucatán. 6 0ampos mar. '788A(. Programa de cómputo para dimensionalizar medidores de flujo por presión diferencial en líquidos . Tesis. /-<5 E/$E. $*xico. 6 +ui# .'B( erie autodidáctica de medición del agua.0<, recuperado el 7C septiembre 78?> de: http:BBDDD.conagua.gob.mxB0<%8FB de septiembre 78?> de: http:BBDDD.ing.unlp.edu.arBelectrotecniaBprocesosBapuntesB$edicionGdeG0audal.pd
Nombre del equipo
Funcionamiento
Uso
Man"metros
$anómetro de columna lí"uida
Es tipo es la orma más sencilla de dispositivo para medir presiones, donde la altura, carga o dierencia de nivel a la "ue se eleva el luido en un tubo vertical abierto conectado a un aparato "ue contiene un lí"uido es una medida directa de la presión en el punto de unión.
e utili#a recuentemente para mostrar el nivel de lí"uidos en tan"ues o recipientes.
Imagen
Tubo dierencial en %
/ndican la dierencia entre dos presiones dierentes de la atmos*rica, el luido manom*trico "ue orma la columna lí"uida en estos indicadores puede ser cual"uier lí"uido "ue no se me#cle con el luido a presión. lgunos de estos lí"uidos son el agua, mercurio y aceites ligeros coloreados.
-ueden ser utili#ados como manómetros abiertos o como manómetros dierenciales. -ara medir presiones en dierentes puntos de una tubería.
$anómetro dierencial
Las presiones p1 y p2 actúan sobre las cámaras del medio ⊕ y ⊖, que se encuentran separadas por una membrana elástica (1). La presión diferencial (p ! p1 " p2) produce un mo#imiento a$ial (trayecto de medición) de la membrana contra el muelle de ran%o de medida (2). &l trayecto de medición, directamente proporcional a la presión diferencial, se transmite al mecanismo de a%u'a () en la ca'a del indicador () a tra#*s de un balanc+n () sin que se produ-ca nin%una p*rdida de presión ni fricción. olocando la membrana elástica en las super/cies de apoyo (0) metálicas se consi%ue una protección contra sobrecar%as.
e utili#a en el control y monitori#ación de bombas, monitori#ación de iltros
El órgano sensible de este tipo de manómetro está constituido por un uelle de material tombac 'aleación con alto contenido de cobre( encerrado dentro de un soporte construido con una lámina de acero. La presión "ue debe medirse se recibe interiormente en el uelle y la variación en la longitud de este uelle, "ue se produce ba!o la acción de la presión, provoca la deormación en el soporte de acero. Esta deormación, se convierte mecánicamente en movimiento rotativo "ue produce el despla#amiento de la agu!a indicadora rente al cuadrante graduado.
Los uelles se utili#an en aplicaciones de presión absoluta y medición de presión dierencial. demás son parte importante en instrumentos como transmisores, controladores y registradores, %sados en la industria rigoríica.
$anómetro de uelle
-ara medios gaseosos y lí"uidos, de ba!a viscosidad, no cristali#antes, "ue no lleven partículas en suspensión i!as
/nclinado
La dierencia de presión evaluada $edir pe"ue2as por este manómetro depende de la dierencias de distancia "ue el lí"uido b se presión. despla#ó en el tubo inclinado, el ángulo del tubo inclinado y la dierencia de densidades del luido y del lí"uido inclinado.
$icromano5 metro
/nstrumento utili#ado para la medición de la presión en los luidos, generalmente determinando la dierencia de la presión entre el luido y la presión local
0uando los micros manómetros deben indicar luctuaciones rápidas de presión se suelen utili#ar sensores pie#oel*ctricos o electrostáticos "ue proporcionan una respuesta instantánea
0onsiste en un tubo metálico cerrado por un extremo y al "ue se curva en orma de 0. El extremo abierto del tubo está unido rígidamente a un soporte y el extremo cerrado o punta se conecta a una agu!a indicadora mediante un sistema multiplicador mecánico. Es de sección oval, al aumentar la presión dentro del tuvo, la sección se hace más circular y hace "ue el tubo se ponga ligeramente más
e utili#a para medir presiones ba!as o elevadas '?8JA -a o más (
1e Iourdon
recto. El sistema multiplicador mecánico transorma el movimiento de la punta del tubo en un gran movimiento de la agu!a. $anómetro de cubeta ' de una rama(
Es popular debido a "ue solo se necesita medir una columna de luido. La presión en este tipo de dispositivo no es más "ue la altura de la columna multiplicada por el peso especíico del luido manom*trico.
El mismo uso "ue el tubo en %, para medir la dinámica de lu!o, para medir la presión en recipientes, medir la presión en dierentes puntos de una tubería entre otros.
Bar"metros
Iarómetro aneroide
3ormado por un tubo doblado en orma de aro. El tubo doblado "ueda i!o en un punto y la extremidad de los semicírculos así obtenidos es móvil. el aumento de la presión atmos*rica, el tubo tiende a cerrarse; en el caso contrario tiende a abrirse. La extremidad de los semicírculos está unida a los extremos de una barrita "ue gira sobre su centro; *sta, a trav*s de un !uego de engrana!es y palancas, hace mover un índice.
Iarómetro de 0uyo tubo va envuelto en otro 3ortín metálico, con dos ranuras opuestas en la parte superior para observar la extremidad de la columna. demás, la cubeta de vidrio tiene el ondo de gamu#a lexible para "ue pueda subir o ba!ar haciendo girar un tornillo y va envuelta en un cilindro metálico "ue solo de!a al descubierto la parte correspondiente al vidrio. En el disco, tambi*n metálico, "ue tapa la cubeta, hay una punta de maril cuyo extremo corresponde al cero de la escala tra#ada en el tubo de acero.
$ediciones de altura y para la previsión del tiempo es un barómetro metálico más mane!able y económicos
e usan en laboratorios cientíicos para las medidas de alta precisión, es un instrumento portátil, se puede invertir el barómetro sin riesgo a "ue entre ninguna burbu!a de aire en la cámara barom*trica. e puede instalar en un trípode
con la cual se mantiene vertical. Iarómetro de 3ormado por un tubo de vidrio $ercurio 'A>8mm aprox.( cerrado de un extremo, cuando el tubo se llena con mercurio y se coloca el extremo abierto en un recipiente con el mismo luido, el nivel de mercurio caerá de!ando un vacío en la parte superior del tubo, dado "ue la presión atmos*rica puede soportar una columna de mercurio 'F>8mm aprox.(, las variaciones de la presión atmos*rica hacen "ue el nivel del mercurio suba o ba!e ligeramente.
-rincipalmente para medir la presión atmos*rica
Iarómetro metálico holost*rico
Está ormado por un recipiente aplanado, de supericies onduladas en el "ue se ha logrado una intensa rareacción antes de cerrarlo. En una de las caras se apoya un resorte "ue, con las variaciones de presión atmos*rica, hace mover un índice por medio de un !uego de palancas.
e utili#a para la observación de las presiones durante la navegación.
ltímetro
Iarómetro de En su cuadrante se puede apreciar -ara aproximar previsión del la relación entre presión atmos*rica el clima en base tiempo y estado del tiempo. a la presión atmos*rica
#acu"metros
Vacuómetro de tipo Iourdon
%n extremo del muelle, reali#ado a partir de tubos perilados de una aleación especial de cobre, es soldado al perno roscado del vacuómetro, ormando con *ste un &nico cuerpo; el otro extremo cerrado, en cambio, es liberado. l aumentar la depresión o la presión en su interior, el muelle tiende a deormarse, modiicando su posición original 'eecto Iourdon(. El movimiento del extremo libre del muelle determina la depresión5 presión. -ara acilitar la lectura, este movimiento es ampliicado a trav*s de una palanca de conexión y transmitido al indicador. Todo el con!unto está protegido por una robusta ca!a metálica, "ue incluye el cuadrante y el indicador, visibles a trav*s de un cristal.
Vacuómetro de $cLeod
0onsiste en comprimir con mercurio una muestra del gas del sistema sometido a medida con el propósito de lograr mayor sensibilidad aplicando la Ley de Ioyle5$ariotte.
Vacuómetro de 0arátula
e usa para medir presiones ineriores a la atmos*rica, por e!emplo a la entrada de la bomba donde la presión es inerior a la atmos*rica y la depresión debe ser mínima. %sado en, industrias de abastecimiento de agua, automotri# etc.
ecado al vacío de alimentos, ecado de papel aislante, 3abricación de semiconductore -ara medir la presión de vacío se s. parte desde la posición de reposo, esto es cuando está en posición hori#ontal. Luego se inclina suavemente para "ue el mercurio contenido en el bulbo principal penetre en los capilares. 0uando el mercurio llega a la línea de corte 'aoro(, el gas contenido en el capilar de la i#"uierda "ueda atrapado y aislado del resto del sistema lo "ue provoca "ue, al seguir vertiendo mercurio, aumente su presión. Lo conorma un tubo de sección ensores elástica "ue orma un anillo casi basados en el principio del completo, cerrado por un extremo. tubo Iourbon. l aumentar la presión en el interior del tubo, *ste tiende a endere#arse 'y viceversa( y el movimiento es transmitido a la agu!a indicadora, por un sector dentado y un pi2ón
Vacuómetro de sensor de diaragma capacitivo
En el sensor capacitivo un delgado diaragma metálico es mantenido ba!o presión entre dos regiones aisladas una de la otra por el mismo diaragma, ocasionando una delexión del mismo.
$ide la presión utili#ando el despla#amiento de una rontera ísica, en el cual se puede ácilmente discernir la deinición de presión como uer#a por unidad de supericie.
Vacuómetro de columna de lí"uido
El vacuómetro $cLeod es un vacuómetro de presión absoluta analógico con escala cuadrática 'no logarítmica(, es clasiicado !unto con la columna de tubo en K% como un vacuómetro de lectura directa; este instrumento es un vacuómetro de m*todo primario dado "ue basa su medición en las magnitudes de volumen y altura.
e basa en el despla#amiento ísico de una Kpared, siendo esta Kpared el nivel del menisco de la columna de mercurio,
Vacuómetro termopar
La temperatura del ilamento es %sados como de medida con un termopar soldado a sensores temperatura. su centro.
Vacuómetro de pirani
El sensor -irani puede modiicarse para medir vacío absoluto del orden de la presión atmos*rica aprovechando los enómenos de convección t*rmica.
$ide la resistencia del ilamento con un circuito tipo puente.
Vacuómetro de pistón cilindro
Tambi*n conocido como balan#a de presión o balan#a de pesos muertos. Estas balan#as tienen una cámara de vacío la cual se coloca por arriba de las masas y así poder eliminar la corrección del empu!e del aire.
$*todo primario de medición de presión hay modelos para medir presiones por deba!o de la presión atmos*rica local, las cuales alcan#an las ?8 ppm de
exactitud Vacuómetro de cátodo caliente
Este sensor evita el problema de los rayos M colocando el cátodo 'ilamento caliente( uera de la re!illa y haciendo de colector a un delgado alambre axial. El colector cargado negativamente continua colectando iones positivos, pero por su pe"ue2a área intercepta pocos rayos M y por lo tanto emite una pe"ue2a corriente otoel*ctrica
e usa recuentemente para medir presiones deba!o de -a ' Torr(.
Vacuómetro Este sensor tambi*n es llamado de cátodo río sensor -enning. El cuerpo cilíndrico del sensor es el cátodo, el ánodo es un anillo de alambre cercano al e!e central. %n imán cilíndrico permanente alrededor del cuerpo suministra un campo magn*tico axial.
Este sensor no se da2a al encenderlo a altas presiones, además de ser muy &til para aplicaciones de vacío en medios sucios. El intervalo de vacío es típicamente de -a ' Torr(
&ste sensor tiene un inicio lento y pobre a alto #ac+o, debe iniciarse el proceso de ioni-ación a presiones mayores a 1$〖1〗(") 3a
Vacuómetro de arrastre molecular
0onsta de una esera de material magn*tico la cual es levitada con campos magn*ticos. %sualmente la esera es de acero inoxidable o invar, y tiene C,> mm de diámetro. La esera es girada inductivamente a cerca de C88 N#, en ese momento el inductor es apagado y la esera contin&a girando. La suspensión magn*tica act&a como un muy pe"ue2o co!inete de ricción. Las colisiones del gas con la supericie de la esera tienden a disminuir la rotación de la esera. El arrastre puede ser calculado con exactitud conociendo el gas, su presión, la temperatura, y el diámetro y densidad de la esera. La rotación de la esera es detectada inductivamente por una bobina sensora. El vector magn*tico no deberá estar alineado exactamente con el vector de rotación para "ue se produ#ca una se2al en la bobina
1etermina la ra#ón de decaimiento o desaceleración. La determinación exacta de la desaceleración es crítica, ya "ue *sta es muy pe"ue2a a ba!as presiones.
sensora.
Iibliograía: $*nde#. $. V. '788F(. Tuberías a presión en los sistemas de abastecimiento de agua. 0aracas, Vene#uela. -ublicaciones %0I. -rimera edición. -ierre O.+., Oac"uard O. H Oac"uard -. '?PPF( Instalaciones frigoríficas. Tomo 1. ísica aplicada. Iarcelona. $arcombo Ioixareu editores. -rimera edición. 0reus . . '78??(. Instrumentación Industrial. Iarcelona. $arcombo Ediciones T*cnicas. ctava edición. $artíne# de s*s 3. M. '7889(. Meteorología aplicada a la na!egación. Iarcelona. Ediciones %-0. egunda edición. ro#co $.. '?PPA(. peraciones unitarias. $*xico. Limusa. L. $ott, +obert. '7889(. $ecánica de luidos. $*xico. -earson Educación. 0romer, N. . '?PA9(. 3ísica en la ciencia y en la industria. Espa2a. Editorial +everte. rgallar ntonio. '?PPP(. 0onocimiento geográico: procedimiento y t*cnicas para el estudio de la geograía en ecundaria. //lustrated. pág. ?>8. iancoli 1. '7889(. 3ísica principios y aplicaciones. -earson.pág. 798. No!a t*cnica Q/R -$ 8F.S8. 89 de septiembre de 78?>. http:BBDDD.Dia.usBuploadB1G-$8FS8GesGesGCP9C?.pd La guía metas. '788F(. Vacuómetros de vacío absoluto. itio Deb: http:BBDDD.metas.com.mxBguiametasBLa5uia5$ets58F5895vacuometros5vacio5absoluto.pd $useo 0oloma. '55(. Iarómetro de 3ortín. 89 eptiembre 78?>, de $useo 0oloma itio Deb: http:BBmuseo.iescoloma.esBcatalogoBindex.phpU optioncomGcontentHvieDarticleHid?PC:barometro5de5ortinHcatidC>:aerimetros5 densimetros5y5barometrosH/temidF? Iarómetro. 89 eptiembre 78?>. itio Deb: http:BBDDD.laanunciataiereta.comBtraba!osBeguraldiaBbarometro.pd 4ei. (""). 5ipos de manómetros. 0 6eptiembre 21. 6itio 7eb8 9ttp8::777.mei.es:7eb:admin:uploads:docsdescar%as:2121111;1<.pdf
Iibus. '55(. /nstrumentos de medición, control y regulación de vacío de Vuototecnia. 89 de septiembre de 78?>. itio Deb: http:BBDDD.bibus.esBproductos5y5 solucionesBneumaticaBtecnologia5de5vacioBinstrumentos5de5medicion5control5y5regulacion5 de5vacioB