UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS FACULTAD DE INGENIERIA LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE FLUJO CERRADOS En la utilización de sistemas de conducción de fluidos se hace necesaria la medición del caudal volumétrico con diferentes propósitos, tales como, la evaluación del funcionamiento, la investigación investigación y el control de procesos industriales. Muchos dispositivos se encuentran disponibles para la medición el flujo. Algunos de ellos miden la velocidad de flujo de volumen en forma directa, direct a, mientras que otros miden la velocidad promedio del flujo el cual puede convertirse a velocidad de flujo de volumen utilizando Q = Av. Asimismo, algunos de ellos proporcionan primarias directas, mientras que otros requieren calibración o la aplicación de un coeficiente de descarga a descarga a la salida observada del dispositivo. La forma de la salida del medidor de flujo también varia en forma considerable de un tipo a otro. La indicación puede ser una presión, un nivel de líquido, un contador mecánico, la posición de un indicador en la corriente del fluido, una señal eléctrica continua o una serie de pulsos eléctricos. eléctrico s. La elección del tipo básico de medidor de fluido y su sistema de indicación depende de varios factores.
VENTURÍMETRO El medidor Venturímetro es un aparato inventado por Clemens Herschel, en 1881, que lleva el nombre de Venturi, filosofo italiano, que fue el primer hidráulico que experimento tubos divergentes. El aparato comprende tres secciones principales: una pieza convergente, otra divergente (difusor) y una sección intermedia, que constituye la garganta o estrechamiento. estrechamiento. El diámetro de la garganta generalmente esta comprendida entre ¼” y ¾” del diámetro de la tubería. Los aparatos Venturi son fabricados fabricados en dos tipos: tipos: a) Venturis largos (Herschel) b) Venturis cortos (Orivent) Las extensiones de los tubos Venturis largos generalmente están comprendidas entre 5 y 12 veces al diámetro de la tubería. Los Venturi cortos se presentan con extensiones entre 3.5 y 7 veces el diámetro nominal de la tubería. El medidor Venturi debe ser precedido de un tramo rectilíneo de por lo menos 6 veces el diámetro de la tubería. Aguas debajo del del aparato se puede puede instalar cualquier cualquier pieza pieza especial, porque porque la extensión de la sección divergente (difusor) es suficiente grande para asegurar las condiciones de medida. En la toma de presión, existen cámaras anulares (coronas), conectadas conectad as al tubo por una serie de orificios convenientemente dispuestos en su periferia.
Venturímetro.
Al aplicar la ecuación de Bernoulli entre los puntos 1 y 2 (despreciando pérdidas de energía) se puede obtener el caudal que circula en la tubería en función de la caída de presión, la cual puede ser medida con un manómetro diferencial 2 g
Q = Cd
1 A2 ²
Δ P γ
1
A1 ²
Donde: Q: caudal volumétrico ΔP/γ : diferencia de presión P 1-P2 entre las secciones 1 y 2, expresada en columna del fluido manométrico A1: área de la sección 1 A2 : área de la sección 2 Cd : coeficiente de descarga, obtenido por medio de calibración, el cual depende de la geometría del venturímetro y de las propiedades del fluido que circula.
datos de laboratorio No.
altura de piezómetros
Δh
cálculos
tiempo de llenado (seg)
(cm) h1
h2
t1
t2
Qteorico=
2 g (h)1/ 2 1 1
Qreal 1=V/t1
Qreal 2=V/t2
= (Qr1+Qr 2)/2
A22 A12
1 2 :
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
n
ROTAMETRO El rotámetro es un medidor de área variable que consta de un tubo transparente que se amplia y un medidor de “flotador” (más pesado que el líquido) el cual se desplaza hacia arriba por el flujo ascendente de un fluido en la tubería. El tubo se encuentra graduado para leer directamente el caudal. La ranura en el flotador hace que rote y, por consiguiente, que mantenga su posición central en el tubo. Entre mayor sea el caudal, mayor es la altura que asume el flotador. Un rotametro tiene la ventaja de ser un instrumento de medición directa, es decir, que se puede leer inmediatamente el flujo, una vez calibrado el aparato. En la actualidad los rotametros se han vuelto los instrumentos de mayor uso en la ingeniería química, debido a su versatilidad y fácil instalación. La base de este aparato de medición es la sustentación hidrodinámica, puesto que el fluido entra en la parte inferior y eleva un flotador a una altura en la cual encuentra su equilibrio entre su peso y la sustentación que ofrece el fluido. Debido a esto, la altura a la cual llega dicho flote es proporcional a la velocidad de flujo del fluido. Como se observa en la figura, el rotámetro posee una escala, sobre la cual se pueden leer valores que se pueden correlacionar de manera rápida para obtener el flujo i nstantáneo a través de la tubería. Los rotámetro han mostrado su versatilidad al trabajar de manera aceptable con líquidos y gases a altas y bajas presiones con resultados satisfactorios. En la actualidad se han ajustado a los rotámetro válvulas y censores hidroneumáticos o bien fotoeléctricos, de modo que se pueda medir y registrar las medidas de un rotámetro por medio de una computadora.
Otra gran ventaja de los rotámetro es que no requieren de espacios de tubería para que se reajuste el perfil de velocidad. Es decir, que a diferencia de los medidores mencionados anteriormente, éste se puede colocar inmediatamente después de un accesorio sin dificultad.
Esquema de un Rotametro.
