Clase Sensores Caudal II Cuat 2010
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7206 FIUBA 2009 1 CAUDALIMETRIA CAUDALIMETRIA PRINCIPIOS Mecánicos • Desplazamiento positivo Por diferencial de presión • Placa Orificio • Venturi • Tobera • Pitot • Annubar Rotametros/Flotámetros Turbinas Magnéticos Másicos • Coriolis • Térmicos Ultrasónicos • Doppler • Tiempo de Tránsito Vortex
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7206 FIUBA 2009
1
CAUDALIMETRIACAUDALIMETRIAPRINCIPIOS
Mecánicos•
Desplazamiento positivo
Por diferencial de presión•
Placa Orificio
•
Venturi•
Tobera
•
Pitot•
Annubar
Rotametros/FlotámetrosTurbinas
Magnéticos
Másicos•
Coriolis
•
Térmicos
Ultrasónicos•
Doppler
•
Tiempo de Tránsito
Vortex
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Viscosidad
Mide la capacidad de los fluidos de “fluir sobre sí
mismos”.
Hay una fuerza interna de fricción entre las diferentes capas del fluido a medida que avanzan unas sobre otras.
En un liquido, esto se debe a la cohesión fuerzas entre las moléculas; mientras que en un gas se deriva de las colisiones entre las moléculas.
Es fuertemente dependiente de la temperatura.
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Viscosidad
Shear
stress = μ. Shear
rate Shear
stress : Fuerza / área
μ
= Viscosidad
Viscosidad relativa al agua = CPViscosidad absoluta = Pascal x seg
v = μ
/ ρ
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Viscosidad
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Flujo Laminar
Perfil de velocidades ideal
Perfil de velocidades parabólico (flujo laminar)
No todas las moléculas en la cañería fluyen a la misma velocidad.
Las moléculas cercanas a la pared de la cañería son más lentas; en cambio las moléculas en el centro se mueven más rápido
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Número de ReynoldsEs la relación entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas en la corriente que fluye
Puede ser usado como un indicador de cómo está
fluyendo el fluido en la
cañería
Regímenes de caudal de acuerdo a Rd
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Flujo Laminar
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Flujo Laminar
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Flujo Turbulento
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Transición
Muchos caudalímetros requieren un buen perfil de velocidad para operar con precisión.
Las obstrucciones de la cañería pueden distorsionar severamente dicho perfil: Codos, válvulas, acoples, etc.
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Perfil distorsionado
“Buenos”
perfiles de velocidad se logran:
Con suficientes tramos rectos
de cañería, aguas arriba y aguas abajo. Sin válvulas, codos o restricciones, etc.
Utilizando “acondicionadores”
de flujo
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Perfil distorsionadoUn perfil de velocidades distorsionado introduce errores significativos en la medición de la mayoría de los caudalímetros
Esto se debe a que la mayoría de los caudalímetros miden la velocidad en un punto de la cañería.
Unidad de tiempoCaudal volumétrico
Caudal másico
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Rango, RangeabilidadEl RANGO del caudalímetro son los valores máximo y mínimo de caudal quepuede medir el instrumento, mantenidendo los valores básicos de precisióndentro de lo especificado.
El SPAN es la diferecnia entre los valores superiores e inferiores del rango
El mínimo span es el menor caudal capaz de producir la salida de plena escala(full-scale output) y el máximo span es igual al máximo rango del sensor.
RANGEABILITY: es una medida de cuanto puede ser ajustado el rango de caudal de un instrumento. Se define como el cociente del máximo rango de caudal (máximo span) y el mínimo span.
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Exactitud
La relación
de TURN DOWN
(turn-down ratio) es
el cociente
entre el máximo
caudal y el mínimo
caudal para
un rango
de medición
con una
determinada
precisión.
Ejemplo: Rango
0.3 m/s
a 12 m/s
con accuracy = 0.3%.
12 / 0.3 = 40Entonces: 40:1 turndown ratio @ 0.3 %
(No tiene
sentido
expresar
el turndown sin especificar
precisión)
La EXACTITUD de un caudalímetro es la desviación máxima entre la indicación del medidor y el verdadero valor del caudal.Exactitud (o incertidumbre) es el intervalo en el que el verdadero valor de la magnitud medida se encuentra con una probabilidad dada (95% a menos que se especifique lo contrario).La precisión incluye los errores combinados debidos a linealidad, histéresis y repetibilidad.Puede expresarse como: porcentaje del rango, porcentaje del caudal medido, porcentaje del valor superior del rango.
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Ecuación de Bernoulli
Conservación de la masa
Ec. Bernoulli
para h1 = h2
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CaudalimetrCaudalimetrííaa
Presión diferencialConsiste en medir el diferencial de presión que se genera en un estrangulamientoen una cañería o en un tubo inserto en el fluido.
Principio Básico : el aumento de velocidad provoca un descenso de la presión
El fluido
se acelera
al ser forzado
a través
de la restrcicción, aumentando
así
la energía
cinética
y disminuyendo
la energía
de
presión.
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PPéérdida de presirdida de presióón n permanentepermanente
Otros inconvenientes:
Bajo “Turn-down
ratio”
(< 5:1). Es debido a la relación cuadrática entre Q y ∆P.
Es necesario el ajuste por densidad Puede despreciarse en líquidos, pero es crítico en gases.
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Obstrucción
de caudal generalizada
en una
tubería
P1 P2
V1
1 2
Ecuación
de Bernoulli entre
1 y 2 :
Ecuación
de continuidad
entre
1 y 2: 2211 VAVAQ ==
])A/(A-[1 )PP(2 V 212
21ideal,2 ρ
−=
02
)VV()PP( 21
2212 =−
+ρ−
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Presión diferencialNo se consideran las pérdidas por fricción.Para hacerlo se usa un “coeficiente de descarga” Cυ:
])A/(A-[1 )PP(2C V
VCV
212
212
ideal,22
ρ−
=
=
υ
υ
22AVQ =
El flujo
o caudal volumétrico
se puede
calcular:
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Placa
OrifcioEs una
placa
metálica
con un orificio
circular en su
centro.
Es simple, barato
y fácil
de instalar, pero
introduce un pérdida
de presión
significativa
P1 P2
V1
1 2
Vista frontal
])A/(A-[1 )PP(2C V 212
212 ρ
−= υ
Cυ
=f(Re, D2
/D1
), en tablas.
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Placa
Orifcio
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Placa
Orifcio
Ventajas
•Construcción
simple.•Relativamente
“barata”.•Robusta.•Fácil
montaje
entre
bridas.•Sin partes
móviles.•Amplio
rango
de tamaños
y relaciones
de apertura.•Apto
para
la mayoría
de los
gases y líquidos, incluso
vapor.•El precio
no aumenta
drásticamente
con el tamaño.•Tecnología
ampliamente
conocida
y probada.
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Placas Orificio
Los bordes del orificio son afilados aguas arriba y biselados aguas abajo.
Se aplica a gases y líquidos limpios.
Las variantes con orificios excéntricos o segmentales, se utilizan en el caso de líquidos en:
•La parte superior, para dejar pasar gases en suspensión
•La parte inferior, para dejar pasar sólidos en suspensión
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Placa
Orifcio
Desventajas:
•La pérdida
permanente
de presión
es
alta•Exactitud, por
lo general 2 a 3%.•Bajo
Turn down ratio , por
lo general de 3 a 4:1.•La precisión
es
afectada
por
la densidad, la presión
y las
fluctuaciones
de la viscosidad.•La erosión
y los
daños
físicos
a la restricción
afectan
la precisión
de la medición.• La viscosidad
limita
el rango
de medición.•Requiere
tubería
recta para
asegurar
la precisión.•Requiere
tubería
llena.•La salida
no se relaciona
linealmente
con el caudal.•Múltiples
puntos
posibles
fugas
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Tramos rectos
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Sintetizando
Al restringir el paso del fluido se produce una caída de presión estática
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Pérdida de carga
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Sistema completo
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Tubo VenturiConsiste
de una
contracción
cónica, una
garganta
cilíndrica
corta
y
una
expansión
cónica.
Se utiliza
para
caudales
elevados. Alto costo
Turndown = 4:1. Apto
fluido
sucios
Precisión
= +/-
0.75 %
5.18
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Tubo Venturi
P1 P2
])A/(A-[1 )PP(2C V 212
212 ρ
−= υ
Cυ
=f(Re),
5.18
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Tubo Venturi
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Tubo Venturi
Ventajas
� Menor
pérdida
de carga. � Requiere
menos
tramos
rectos aguas
arriba
y aguas
abajo.
Desventajas
� Más
caro. � Voluminosos
-
Requiere
mucho espacio
para
la instalación.
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Tubo Venturi-Nozzle
Es una adaptación del Venturi
tradicional.
Tiene mayor pérdida de presión que el venturi, pero similar precisión.
Mayor facilidad de montaje
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Tobera
-
Nozzle
P1 P2
Utiliza
una
boquilla
contorneada. A diferencia
del Venturi-Nozzle no tiene
sección
de descarga
o salida. El diagrama
de caudal es
cercano
al ideal. Se utiliza
para
altas
velocidades.Mantiene
una
buena
precisión
= +/-
1 a +/-
1.5 %
5.17
])A/(A-[1 )PP(2C V 212
212 ρ
−= υ
Cυ
=f(Re, D2
/D1
), es
mayor que para
la placa
orificio.
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Tobera
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Comparación de Pérdida de carga
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“Wedge”
(Cuña) Segmental
Es bidireccionalRequiere solo 5d aguas arribaPrecisión de +/- 2 a +/- 5%
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Cono en V
0-3 diámetros de tramo recto de tuberías aguas arriba y 0-1 diámetros aguas abajoExactitud del elemento principal de ± 0,5% de la lectura con una repetibilidad de ± 0,1% o mejor.Turn down ratio de 10:1Apto para el uso con los líquidos sucios
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Tubo DALL
Es una variante del tubo venturiDesarrollado para lograr bajas pérdidas de carga
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Tubo PitotConsiste en un tubo de diámetro pequeño que enfrenta el flujo, con su extremo romo, siendo la velocidad en ese extremo nula.
Se mide la presión en ese punto y la presión estática en la línea.
La velocidad se determina en función de esa diferencia de presiones
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Tubo Pitot
P1 ,V1 Stagnation Point V2 =0
1 2P2
P1 es la presión estatica: Es medida por un tubo estático que no produce
cambios de velocidad en el flujo. Esto se logra con un pequeño orificio normal a la
pared a lo largo de la cual fluye el líquido.
P2 es la presión de estancamiento : Es la presión que se mide por medio de
un tubo abierto que enfrenta la dirección del flujo, el tubo pitot.
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PitotLos tubos
estático
y de pitot
normalmente
se combinan
en un solo elemento
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Tubo PitotBernoulli 0
2)VV()PP( 2
12212 =−
+ρ−
(Velocidad
de “estancamiento” : V2
= 0)
2/112
1)PP(2V ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ρ−
=
Se puede
medir
P1
and P2
utilizando
hidrostática:
P1
=Patm
+ ρgh1, P2
=Patm
+ ρgh2
2112 V
21PP ρ+=
La presión de estancamiento esmayor que la presión estática
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Instalación
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AnnubarEs una variante del tubo pitot, que utiliza varias tomas de presión a lo largo de la sección transversal.
Al medir la presión en varios puntos, lo que se obtiene en realidad es la presión media.
Se utiliza en cañerías de gran diámetro, para gases limpios o agua. (Los agujeros de tapan con suciedad.)
Tiene poca caída de presión. No se ven tan afectados por el perfil de velocidad.
Repetibilidad = 0.1 %
Precisión = 1 %
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TurbinaLos medidores
inferenciales
(o de turbina), son totalizadores
volumétricos
indirectos
Tienen
un rotor con aletas
(en forma de veleta
o de turbina), que
son implusadas
por
el fluido
a una
velocidad
proporcional
al caudal.
El número
revoluciones
es
proporcional
al flujo
total y es
transmitido
por un tren
de engranajes
o por
una
captor magnético
u óptico.
Pueden
entregar
un pulso
por
revolución
o un pulso
por
aleta.
Precisión = +/- 0.5 %Repetiblidad = +/- 0.05 %No miden desde cero. En general se dice 10:1Amplitud de rangos: 4 l/min hasta 800.000 l/min
Principal desventaja: Partes móviles dentro de la cañería. Además requieren acondicionar el flujo
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Turbina
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Factor de turbina -
KK = Pulsos por unidad de volumenIdealmente sería constante, pero influyen condiciones de arrastre friccionales, magnéticos y viscosos.
En realidad K depende de:–
viscosidad, velocidad de flujo, diseño del rodamiento, la nitidez del filo de la paleta, la rugosidad o aspereza de la paleta y la naturaleza de
el perfil de flujo en el borde de ataque del rotor.
Por lo tanto cada turbina debe ser calibrada.
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Medidores WOLTMANSimilares a las turbinas, pero el acople se realiza por medios mecánicos: tren de engranajes de baja fricción acoplados al eje del rotor.
Muy utilizados para medir agua.
Tiene dos diseños básicos:
vertical
horizontal
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Otros
Impeller
(impulsor)
Propeller
(Hélice)
Los rodamientos están fuera del fluido. Hélice de tres palas, permite partículas en suspensión. Repetibilidad = +/-
1 %. Bajo costo.
Las paletas son perpendiculares al flujo. Poca caída de presión.
Precisión = +/-
1 %.
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Acondicionador de flujo
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RotámetrosEl líquido o el gas fluye a través del tubocónico vertical invertido desde abajohacia arriba, levantando el flotador.
Dado que el diámetro del tubo aumentaen dirección ascendente el flotadoralcanzará
un punto donde la fuerzahacia arriba creada por el diferencial depresión a través del paso anular, entre elflotador y las paredes del tubo, es igualal peso del flotador.
•W: Fuerza
gravitacional
–
constante.
•A: Fuerza
de “flotabilidad”
(Bouyancy) –
de acuerdo
con el principio
de Arquímedes, es
constante
si
la densidad
del fluido
es
constante.
•S: Fuerza
ascendente
del fluido.
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RotámetrosEn la posición de equilibrio la posición del flotador se corresponde con un
caudal particular, que puede leerse en una escala.
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Rotámetro
Se los
denomina
de “área variable”; (y son la versión
inversa
de los
de presión diferencial)
Una
ventaja
importante
del caudalímetro
de área
variable
es
que
el caudal es directamente
proporcional
al
área
del orificio
que, a su
vez, se puede
hacer
linealmente
proporcional
al desplazamiento vertical de la boya.
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RotámetroEl flotante
puede
ser diseñado
para
dar
características
especiales
deseables, como
un desplazamiento
de mayor resolución
para
bajos caudales.
Ball Rotating Viscosity
Inmune
Low
pressure
loss
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Rotámetro
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RotámetroAmplia gama de aplicaciones.Respuesta lineal.Turn-Down Ratio 10 a 1Fácil dimensionamiento o conversión de un determinado servicio a otro.Facilidad de instalación y mantenimiento.Simplicidad.Bajo costo.Alta precisión en bajos caudales (hasta 5 cm 3 / min).Fácil visualización de flujoPrecisión limitada: 1 a 3 %Susceptible a los cambios de temperatura, densidad y viscosidad.Fluidos deben estar limpios, sin contenido de sólidos.Erosión del dispositivo (desgaste).Pueden ser costosos para grandes diámetros.Opra en posición vertical.Son necesarios accesorios para la transmisión de datos.
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VortexVortexDentro de la cañería se interpone un obstáculo en forma de cuña invertida(shedder), que genera vórtices al paso del fluido.
La frecuencia de los vórtices es proporcional a la velocidad del fluido.
Los vórtices son detectados con dos sensores piezoeléctricos que seencuentran destrás
del shedder.
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VortexVortexLa operación está
basada en la formación de corrientes de vortex
de
Karman.
Los vortices
son formados por el paso del fluido alrededor de laObstrucción. Estos vortices
son desprendidos alternativamente en cada
lado y su frecuencia varía linealmente con la velocidad del fluido. AL ser liberados los vortices
forman una corriente de vortex
(la corriente Vortex
de Karman)
Vc
> Vb
> Va
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Vortex
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VortexSt, el número Strouhal, adimensional, define la calidad de la medición vortex.
La frecuencia no se ve afectada por la densidad del medio, la viscosidad, la temperatura, presión o la conductividad, siempre y cuando el número de Reynolds
(Re) se mantenga dentro de límites definidos.
En realidad, el factor de Strouhal
no es una constante. Varía con la forma del cuerpo romo y el número de Reynolds. Por un apropiado diseño del cuerpo desprendedor
(Shedder
Body), el valor de St
es constante en un amplio rango del número de Reynolds (Re)
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Vortex
Los cambios de presión resultante del desprendimiento son detectados por un sensor y convertidos en pulsos eléctricos correspondientes a la frecuencia de desprendimiento.
La señal de frecuencia generada proporcional al caudal es procesada en
un convertidor en una salida en corriente (4-
20 mA). Opcionalmente se disponen de salidas vía protocolo.
Exactitud
= ±0.5 % Turn down ratio: 50: 1 para
líquidos
100:1 para
gases.
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Vortex
Forma del Shedder
Recomendaciones de instalación
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Canal abiertoEn muchas ocasiones los líquidos, especialmente agua, fluyen en canales abiertos, no en cañerías:
•sistemas de agua de riego.
•tratamiento de aguas residuales.
•control de efluentes.
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Canal abiertoSe utiliza una estructura hidráulica (elemento primario de medición) que cambia el nivel del líquido.
La forma y dimensiones del dispositivo principal (una forma de restricción) determinan la relación de velocidad del flujo a través o sobre la restricción respecto al nivel de líquido.
De esta manera, un elemento de medición secundario puede ser utilizado para medir ese nivel.
Estas estructuras de restricción están diseñadas para que el nivel del líquido aguas arriba se eleve y la descarga sea independiente del nivel aguas abajo.
Los dos instrumentos primarios en su utilización general son:
Vertedero (weir) Canaleta (flume)
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VertederosEs un embalse (barrera) perpendicular al flujo.
Hay tres tipos básicos:
–
Rectangular–
Triangular (V-notch)–
Trapezoidal (Cipolleti)
Cada uno tiene asociada una determinada ecuación que vincula el caudal con la profundidad aguas arriba.
La cresta del vertedero, o el borde de la superficie sobre la que pasa el líquido, por lo general son biselados, con un borde afilado aguas arriba.
Para tener máxima precisión se debe superar un umbral de caudal, de manera de lograr suficiente elevación sobre la represa.
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Vertedero Rectangular
Sin contracción Con contracción lateral
Sin contracción
Con contracción lateral
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Vertedero Trapezoidal
Cipolleti
es un caso particular de trapezoidal, de acuerdo a la pendiente.
Con contracción lateral
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Vertedero en “V”
El problema principal de los vertederos rectangulares o trapezoidales es el colapso de la bolsa de aire a bajos caudales.
El vertedero en “V” se diseño para cubrir estas aplicaciones de bajo caudal.
Usualmente la V es de 90°
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VertederosTienen una alta pérdida irrecuperable de presión, aunque no suele ser unproblema en la mayoría de las aplicaciones.
Al embalsar el líquido, pueden causar cambios en la zona de entrada.Sufren la acumulación de barros en la entrada.
La operación es simple, pero el funcionamiento del vertedero requiere que el fluidopase por arriba del vertedero.
Si el líquido no fluye libremente y se impide el flujo libre, entonces el nivel sobre elvertedero se ve afectado y por lo tanto el nivel y la medición de caudal.
Tiene buena rangeabilidad
y permite detectar altos y bajos caudales.
Exactitud del orden del 2%
Un V-Notch
tiene rangos entre 2 y 100 ℓ/s
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Canaletas
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CanaletasLa segunda clase de instrumentos primarios son las canaletas
Una canaleta tiene una sección de forma especial que modifica elárea del canal y / o cambia la pendiente del canal para producir un aumento de lavelocidad y un cambio en el nivel del líquido que fluye a través de él.
Los principales beneficios que ofrece la canaleta incluyen:
Medición de caudal superior a la de un vertedero de similares dimensiones;Pérdida de carga mucho más pequeña que un vertedero,Mejor comportamiento con sedimentos o sólidos (alta velocidad del fluido lo convierte en auto-limpiante)
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CanaletasLa principal desventaja es que la instalación de una canaleta suele ser más cara que un vertedero.
Cuando la velocidad del flujo es baja y se debe principalmente a
la gravedad, sedenomina condición subcrítica.
En
estas condiciones, es necesario medir la altura antes y en la garganta con el fin de determinar la velocidad de descarga.
A medida que aumenta la velocidad de flujo y las fuerzas de inercia son iguales o mayores que los fuerza de la gravedad, el flujo se denomina crítico o supercrítico.
En
estas condiciones solo se necesita un punto de medición.
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Canaleta Venturi
Es uno de los más comúnmente utilizado ya que es fácil de construir.La sección transversal de la garganta también puede ser trapezoidal o en forma de U.Los de tipo trapezoidales son más difíciles de diseñar y construir, pero proporcionan una rango mayor de caudal y menor pérdida de presión.Una sección en forma de U se utiliza cuando la sección aguas arriba también tiene forma de U; permite una sensibilidad más alta - sobre todo para bajos caudales.
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Canaleta Parshall
A diferencia del venturi de fondo plano, en este caso se tiene un fondo contorneado que asegura la transición desde condiciones subcríticas a supercríticas.Asegura amplio rango de mediciones con un solo instrumento secundario.También es autolimpiante y de bajas pérdidas de presión.
n varia
entre
1.522 and 1.607, Determinado
principlamente
por
el ancho
de la garganta
Caudales
desde
0.15 a 4000 ℓ/s.
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Canaleta Parshall
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Caudal de sólidos
Q = V x P
Q = Caudal Másico (Kg/seg)
V = Velocidad de la cinta (m/seg)
P = Peso (Kg/m)
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Desplazamiento positivo
Los caudalímetros de desplazamiento positivo (“totalizadores volumétricos directos”) funcionan por el siguiente principio general: volúmenes definidos del fluido son separados de la corriente y se trasladan desde la entrada hasta la salida en paquetes discretos.
Totalizando el número de paquetes se obtiene el volumen total pasado; y el volumen total pasado en un tiempo dado proporciona el caudal volumétrico, por ejemplo, litros / min.
Debido a que pasan una cantidad determinada de fluido, son ideales para ciertas aplicaciones: batching
(loteo), Blending
(mezcla) y
transferencia de custodia.
Tienen buen exactitud y se utilizan generalmente para producción y la contabilidad.
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Aletas deslizantes
Es un rotor equipado con cuatro paletas deslizantes con resorte.Las paletas siempre hacen contacto con la pared cilíndrica de la cámara.El rotor está montado en un eje, que es excéntrico a la cámara de medición.Se usa ampliamente en la industria del petróleo para naftas y petróleo crudo.A medida que el líquido entra en la cámara de medición la presión sobre la parte expuesta de la paleta 1 hace girar al rotor. Mientras que el rotor gira sobre su eje, la aleta 2 se mueve para sellar el orificio de entrada, pasando a ocupar el lugar anteriormente ocupado por laotra paleta.Este proceso se repite, sin pulsaciones, cuando las aspas se mueven alrededor de la cámara. Los “paquetes" de líquido son atrapados y pasados a la salida, en cantidades conocidas de líquido.
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Aletas deslizantes
Las ventajas
del medidor de paletas deslizantes son:
Mediciones con precisión de volúmenes pequeños;Exactitud de ± 0,2%;Repetibilidad de ± 0,05%; Turn Down Ratio 20:1;Apto para alta temperatura, hasta 180 ° C;Presiones hasta 7 MPa, No se ve afectada por la viscosidad.
Las desventajas
del medidor de paletas deslizantes son:
Solo para líquidos limpios;limitaciones debido a las fugas, yAlta pérdida de carga.
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Engranajes ovalesConstan de dos rotores ovales moldeados de precisión idéntica que engranan uno en otro por medio de los dientes de engranaje en todo el perímetro del mismo.
Los rotores giran sobre ejes estacionarios fijos dentro de la cámara de medición.
Al estar perfectamente engranados uno a otro, sellan la entrada del flujo respecto a la salida, desarrollándose una pequeña presión diferencial
a través del medidor que resulta en el movimiento de los rotores ovales.
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Engranajes ovales
La acción en forma alternada ofrece una rotación suave de torque
casi constante,Debido a que el deslizamiento entre los engranajes ovales y la pared de la cámara de medición es mínima, la medición no es esencialmente afectada por los cambios en la viscosidad y lalubricidad del líquido.
Ventajas :
Exactitud de ±
0,25%; Repetibilidad de ±
0,05%;
Baja caída de presión; Presiones de trabajo altas, hasta 10 MPa;
Altas temperaturas, hasta 300 °
C, Amplia gama de materiales de
construcción.
Desventajas:
Pulsaciones en el flujo causadas por la acción alternativa de los rotoresExactitud depende de la viscosidad.
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Lóbulos Rotantes
Concepto similar a los engranajes ovales.Para cada giro, cuatro “unidades de volumen” se transfieren a través del medidor con una precisión de hasta 0,2% en condiciones controladas.Se aplica a una amplia gama de líquidos que van de GLP hasta alquitrán en rangos de 4 litros/h hasta 200.000 litres/hr.Amplios rangos de temperaturas y presiones.
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Lóbulos Rotantes
Las principales desventajas son:Baja exactitud con caudales bajos.Voluminosos y pesados.Caros.Pulsaciones causada por la acción alternativa.La precisión depende de la viscosidad
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Pistón Oscilante
Adecuado para medir con precisión volúmenes pequeños.Sus principales ventajas son:
Exactitud de ± 0,5%, yNo afectado por la viscosidad (gasoil o pastas).
Las principales desventajas del medidor de pistón oscilante son fugas y pérdida de presión máxima permisible.
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Disco OscilanteUn disco pivotea
en el centro de
una cámara circular, de manera que la cara superior simepre
hace
contacto arriba y la cara inferior siempre hace contacto abajo.
De esta manera quedan delimitados dos compartimientos de volúmenes conocidos.
Es simple y de bajo costo.
Se lo utiliza en mediciones de agua domiciliaria
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Rotores estriadosradiales
Axiales
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Caudalímetro magnético
e = B.l.v
LEY DE FARADAY
e = tensión
inducida
(V); B = densidad
del flujo
magnético
(Wb/m2);
l = longitud
del conductor (m); v = velocidad
del conductor (m/s).
Sobre un conductor en movimiento dentro de un campo magnético se induce una tensión proporcional a la velocidad
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Caudalímetro magnético
El líquido conductivo
forma el conductor en contacto con los electrodos
La cañería no debe afectar al campo magnético, por lo tanto debe ser de material no-ferromagnético, por ejemplo acero inoxidable o cromo-niquel.
Además para no cortocircuitar el campo eléctrico, debe estar asilado eléctricamente, es decir tener un recubrimiento interior (“Lining”) aislante por ejemplo, teflón, goma o cerámica –dependiendo
de la aplicación.
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Caudalímetro magnético
“llííquido conductivoquido conductivo””::
Conductividad del orden de 5 -
20 μS/cm
Aunque técnicas modernas permiten llegar a 0.05 μS/cm
(Electrodos Capacitivos)
U = K x B x V x D
U= Diferencia
de potencial
generado
K
= constante
del instrumento
B
= inducción
magnetica
V
= velocidad
media del fluido
D
= Distancia
entre
electrodos
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Caudalímetros magnéticos
Valores
típicos
del rango
mínimo
y máximo: 0,3 y 12 m/sAunque
los
valores
para
óptimo
funcionamiento
son: 2 a 3 m/s
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Caudalímetros magnéticosSon de uso casi universal más del 90% de todas las aplicaciones de medición de caudal.Ventajas:
Sin caída de presión;Tramos rectos cortos entrada / salida (5D/2D);Relación es lineal (no de raíz cuadrada);Insensible a cambios de perfil de flujo (laminar a turbulento), incluyendo líquidos no-newtonianos;Rangeabilidad 30:1 o mejor;Exactitud superior a ± 0,2% del flujo real sobre el rango completo;Sin requisitos de calibración;Medición bi-direccionalSin cavidades, sin obstrucción al flujo;No limitado a líquidos limpios;Capacidades de alta temperatura alta presión;Sin partes móviles.
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Recomendaciones en la selección y montaje de equipos
-De acuerdo a la conductividad , si es mayor a 5 microsiemens
se podrán utilizar los equipos magnéticos convencionales, en caso contrario se deberá
utilizar equipos especiales (capacitivos), para conductividad mayor a 0,05 microsiemens. Recordar que en las aplicaciones donde el fluído
es agua la conductividad deberá
ser mayor, para los caudalímetros convencionales de 20 microsiemens
y los capacitivos a 1 microsiemens.
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Caudalímetros magnéticosLiner: se elige de acuerdo a las propiedades del producto, agresividad,
temperatura. El estándar suele ser de teflón.Para productos agresivos o de alta temperatura se utiliza cerámica En equipos de grandes diámetros, aplicaciones habituales en aguas y efluentes los liners son de “Hard Rubber”.
La cantidad de sólidos disueltos que posea el fluido definirá la electrónica. Al haber mayor cantidad de sólidos la excitación de las bobinas que generan el campo debe ser mayor.
El otro criterio importante es la presión de trabajo, debiendo distinguir entre presión de trabajo y presión de prueba que en los ensayos estándar es de 1,5 veces la presión nominal máxima.
Relacionado con este criterio es la conexión, que suele ser conexiones Wafer(entre bridas), con Bridas y conexiones sanitarias de varios tipos, con distintas gamas de presión.
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Recomendaciones de montaje
Los equipos magnéticos por el principio base de trabajo necesitan que el flujo sea lo mas aproximado al laminar, por esta causa siempre hay que
respetar los tramos rectos
de entrada y salida establecidos en el manual de cada equipo.
Se busca uniformizar lo mas posible el flujo dentro de la cañería.
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Caño parcialmente llenoUn
requisito fundamental para una medición precisa del caudal volumétrico es que la tubería debe estar llena.
Dada una velocidad constante, cuando el nivel de llenado disminuye, el potencial inducido en los electrodos sigue siendo proporcional a la velocidad media.
Sin embargo, dado que el área transversal de caño semi
lleno se desconoce es imposible calcular el caudal volumétrico.
En la industria de servicio de agua donde se utilizan grande diámetros la fuerza hidráulica se basa en la gravedad, la aparición de un caño parcialmente lleno, debido al caudal, es bastante frecuente.
Inversor Sección U
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MásicosLa mayoría de las reacciones químicas se basan principalmente en relaciones de masas de los distintos componentes. Los procesos de dosificación, batching, exigen conocer el caudal másico. Lo mismo cuando se trata de facturar productos de alto valor unitario (hidrocarburos)
Por consiguiente, al medir el caudal másico es posible controlar el proceso de forma más precisa.
Tradicionalmente, el caudal másico se mide por métods de inferencia.
Tanto los electromagnéticos, placa orificio, turbinas, ultrasonidos, Venturi, Vortex, etc, miden primariamente el caudal del fluido en términos de su velocidad a través de la cañería (por ejemplo, metros por segundo). Sin embargo, como las dimensiones de la cañería son fijas, se puede determinar el caudal volumétrico (por ejemplo, litros por segundo).
Además, mediante la medición de densidad (o de la presión y temperatura) y a través de una computadora de flujo se puede inferir la tasa caudal másic.
Sin embargo, estos métodos indirectos, frecuentemente conllevan a graves errores.
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CoriolisCoriolis mide la fuerza generada cuando el fluido se mueve desde y hacia su centro de rotación
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Coriolis
tubo Ώ
La torsión (“twist”) es directamente y linealmente proporcional al caudal másico.
En lugar de rotación, se aplica una oscilación.
Frecuencias del orden de 500 Hz
Amplitudes del orden de 1 mm
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Coriolis
doble tubo Ώ
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Coriolis
doble tubo Ώ
Dividir el caño en dos, permite mayor flexibilidad mecánica y se logra mejor sensibilidad, manteniendo el caudal de la línea.
A la vez, dividir y recombinar el flujo genera caídas de presión. La división debe ser muy precisa, sino se generan desbalances. Empeora con sólidos en suspensión y gases disueltos.
Baja la sensibilidad y la pérdida de presión
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Coriolis
doble tubo rectoEl desarrollo del medidor de caudal másico de tubo recto, sin ningún tipo de bucles o curvas, se basa en que un tubo vibrante, fijado en sus extremos, también tiene un movimiento de rotación respecto a los puntos fijos y por lo tanto genera una fuerza de Coriolis.
En el diseño de dos tubos rectos, estos se hacen vibrar a su frecuencia de resonancia.
Sensores colocados en dos ubicaciones definidas de manera precisa en la entrada y salida de la cañería detectan la fase de la oscilación del tubo
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Coriolis
doble tubo recto
Con caudal nulo, la oscilación del sistema está
en fase
Cuando el caudal es distinto de cero, el fluido se acelera a la entrada y se desacelera a la salida.
Por lo tanto la oscilación del sistema está
fuera de fase. La diferencia de
fase medida es proporcional al caudal másico.
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Coriolis
tubo recto simple
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CoriolisVentajas
� Medición directa, en línea del caudal másico total de líquidos, gases y pastas;
� exactitudes de hasta 0,1% para líquidos y 0,5% para los gases;
� Rangos de medición de caudal másico desde 5 g / m hasta más de 350 ton / h;
� Independiente de: temperatura, presión, viscosidad, conductividad y densidad;
� Permite medir de manera directa, en línea y con gran exactitud la densidad
(por medio de la frecuencia de resonancia)� Caudal másico, densidad y temperatura;
� Se puede utilizar para casi cualquier aplicación
Desventajas � caro
� Afectados por las vibraciones
Observaciones: No aplicables a gases, excepto de alta densidad.Sólidos o gases disueltos en líquidos pueden causar problemas
Aplicaciones en: pastas, melaza, asfalto, azufre líquido, hidrocarburos, fructosa, etc.
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CORIOLISCORIOLISConsideraciones a tener en cuenta:Cantidad de aire.Caída de presión admitida. Vibraciones, movimientos de cañería.
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CORIOLISCORIOLIS
APLICACIONES Medición de densidad de sulfato de Aluminio.Medición de densidad de lechada de cal.Medición de pastas.Productos no conductivos.Mixers.
Especificaciones típicas:Rangos de caudal: 0..380,000 kgh.Diámetros : hasta 4 pulgadas.Precisión:
•
Masa: 0,15%•
Densidad: 0,002 gr/cm3•
Temperatura: 1°C.Repetibilidad: mejor que 0,04%Rangos de temperatura: -25.. 150°C.Presión nominal: 63 bar.
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MASICOS TERMICOSEs un método cuasi-directo, apto sobre todo para medir el flujo de gas.
Se infiere la medición a partir de las propiedades térmicas del fluido (como el calor específico y la conductividad térmica).
En las aplicaciones que normalmente se encuentran en la industria de procesos, el calor específico Cp
del gas es esencialmente independiente de
la presión y la temperatura y es proporcional a la densidad y por lo tanto a la masa.
Los dos métodos más utilizados son:
Medir la tasa de pérdida de calor de un cuerpo que se calienta en la corriente de fluido.
Medir el aumento en la temperatura del fluido cuando es calentado.
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Método de “pérdida de calor”
En su forma más simple el “hot wire”
(que es un RTD) se coloca inmerso en el fluido. Según la primera ley de la termodinámica, la energía eléctrica (I2R) suministrada al sensor es igual al calor por convección que pierde.
Puesto que son las moléculas (y por tanto la masa) del gas que fluye lo que interactúa con el sensor y provoca la pérdida de calor por convección, la energía eléctrica de alimentación suministrada al sensor es una medida directa del caudal másico.
C1
,C2: geometría del alambre y propiedades del gas.
ρ,v: Densidad y velocidad del fluido
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Método de “aumento de temperatura”
En el método de aumento de temperatura, el gas fluye a través de un tubo delgado en el que se calienta con suministro de energía constante. El cambio de temperatura se mide por RTD aguas arriba y aguas abajo de la resistencia calefactora.
A causa de los requisitos de calentamiento este método se utiliza para bajos caudales de gas.
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“alambre caliente”
En los sistemas de temperatura constante, el instrumento mide I2R y mantiene constante la diferencia de temperatura entre los dos sensores.
Lo que varía es la energía entregada al sistema
En los sistemas de energía constante, el instrumento entrega I2R y mide la diferencia de temperatura entre los dos sensores.
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Másicos TérmicosLa principal limitación de este método es que como la medición es muy "puntual" se ve afectada por el perfil de velocidades, así
como por la viscosidad del medio y la presión.
Además, dado que la medición queda determinada por las características térmicas del fluido, el sistema debe ser calibrado para cada gas en particular.
El valor medido es no-lineal y por tanto requiere conversión relativamente compleja. Sin embargo, esta no-linealidad inherente es responsable de la alta
rangeabilidad
del instrumento (1000:1) y la sensibilidad a baja velocidad (60
mm
/ s).
Tienen una respuesta rápida a los cambios de velocidad (por lo general 2 s) y presentar
una señal de alto nivel: 0,5 a 8 W en el rango de 0 a 60 m / s.
Son muy utilizados como switchs
de temperatura (termostatos) además de medición continua o analógica
La generación de una sobreelevación
de temperatura impide su utilización en líquidos, ya que provocan gasificación, que puede producir cavitación
de las bombas. Igualmente se han desarrollado equipos especiales para aplicaciones de bajo
caudal de líquidos (30 gramos/hora).
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Calentamiento externo
Existe una disposición alternativa de los elementos de calefacción y sensores de temperatura, montándose de manera externa a la cañería.
Esto exige delgadas paredes del tubo del sensor.
La principal ventaja: No intrusivo, sin contacto.
Método de “aumento de temperatura”
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Tubo capilar
Para que m1/m2 sea constante, debe haber flujo laminar.
Se utilizan acondicionadores
El tubo capilar es muy delgado. Relación longitud/diámetro es de 50:1 o 100:1
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MASICOS TERMICOS
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MASICOS TERMICOS
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Medidores de Caudal
Tipo Ser Ran Diamet Exact%
Pérd.Carga
Salida
Coriolis LGV 100:1 * 0,15 Media Analógica
Térmico LGV 1000:1 10-20 1-3 Baja Analógica
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Caudalímetros Ultrasónicos
Utilizan emisores y receptores de ondas ultrasónicas, cuyas frecuencias son del orden de varias centenas de KHZ.
Son aptos tanto para líquidos como para gases.
Hay versiones “No intrusivas”.
Se utilizan en grandes tuberías de diámetro mayores a 3 m a un costo razonable.
En esencia, hay tres principios básicos utilizados en la medición ultrasónica:
•Doppler
•Tiempo de tránsito
•Diferencia de frecuencias
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DopplerEfecto Doppler:
Cambio en la frecuencia que se produce cuando la fuente de sonido y el receptor se alejan o acercan uno del otro.
Ejemplo clásico: Un tren expreso que pasa por una estación. Para un observador, de pie en el plataforma, el sonido de la sirena del tren parece ser de mayor frecuencia cuando el tren se acerca que cuando se aleja Este cambio en la frecuencia se denomina “desplazamiento Doppler”
En el caudalímetro ultrasónico Doppler, un haz de ondas ultrasónicas (del orden de 1 a 5 MHz) se transmite, en un ángulo, dentro del caño.
Suponiendo la presencia de reflexión en partículas (burbujas de gas, suciedad, incluso fuertes remolinos) parte de la energía transmitida se refleja de vuelta hacia el receptor.
Debido a que las partículas se mueven respecto del sensor, la frecuencia de la energía recibida será
diferente de la frecuencia de transmisión.
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Doppler
Esta diferencia de frecuencia es directamente proporcional a la velocidad de la partículas.
Suponiendo que la velocidad media (v) es considerablemente menor que la velocidad del sonido (C) en el medio (el fluido), el cambio de frecuencia Doppler
(∆f) viene dada por:
La velocidad del sonido en el agua es de 1500 m / s. Si la frecuencia de transmisión es de 1 MHz, con transductores a 60 °, entonces para una velocidad media de 1 m / s, el desplazamiento Doppler
es de alrededor de 670 Hz
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DopplerDado que esta técnica requiere la presencia de partículas que reflejen la energíaultrasónica emitida su uso en líquidos muy limpios o en general en medios nocontaminado, por lo general, no es recomendable.
Aunque algunos fabricantes afirman ser capaces de medir en líquidos ultralimpios, enrealidad utilizan la presencia de burbujas debido a la micro-cavitación
que se origina enlas válvulas, codos y otras discontinuidades.
Para que una partícula sea útil deber ser aproximadamente 1 / 10 mayor que lalongitud de onda de la onda acústica en el líquido. En el agua, un haz de ultrasonido de1 MHz
tienen una longitud de onda de aproximadamente 1,5 mm
por lo que laspartículas tendrían que ser mayores de 150 micras a fin de reflejar adecuadamente
laonda.
El aire, las partículas de aceite y la arena son excelentes reflectores de sonido.
La presencia de demasiadas partículas puede atenuar la señal de tal modo de reducirtanto la energía reflejada que la medición no sea posible.
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DopplerProbablemente el inconveniente más grande de esta tecnología es que en los flujosmultifase, la velocidad de las partículas pueden tener poca relación con la velocidadmedia. Incluso en corrientes de una sola fase, la velocidad de las partículas quedadeterminada por su ubicación dentro de la tubería, y puede haber varios cambios defrecuencia diferentes -
cada uno con origen en reflexiones en diferentes posiciones enla tubería. Como resultado, el método Doppler
a menudo implica un error de mediciónde 10% o Incluso más.
En la sonda de inserción la zona dereflexiones queda restringida, por lo tanto ese error se reduce.
En general, los medidores Doppler
no debe considerarse como dispositivos de alto rendimiento y son efectivos cuando se usan como un monitor de flujo, incluso enversiones portátiles. Trabajan bien en fluidos sucios: aguas residuales, agua sucia y lodo. Son sensibles al perfil de velocidad y a los cambios de la temperatura.
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Tiempo
de Tránsito
Este método de medición se basa en el hecho de que, en relación a la tubería y los transductores, la velocidad de propagación de un pulso ultrasónico viajando contra el flujo del medio se reducirá
en un
componente de la velocidad de flujo. Del mismo modo, la velocidad de propagación del pulso que viaja en sentido aguas abajo es mayor por la composición de la velocidad del fluido. La diferencia entre estos dos “tiempos de tránsito”
pueden ser
directamente relacionados con la velocidad de flujo.
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Tiempo
de Tránsito
En la práctica, el medidor se compone de dos transductores (A y B) montado en ángulo Ө
con el flujo y que tengan una longitud de camino L.
Cada uno actúa alternativamente como receptor y transmisor. El tiempo de tránsito de un pulso ultrasónico, desde el transductor aguas arriba o desde el transductor aguas abajo se miden y luego se comparan con el tiempo de tránsito en la dirección inversa.
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Tiempo
de Tránsito
-
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Tiempo
de Tránsito
-
-
-
<<
Se observa que V es directamente proporcional a C2
(el cuadrado de la velocidad del sonido) que varía con la temperatura, la viscosidad y composición del material.
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Tiempo
de Tránsito
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Tiempo
de TránsitoTanto la longitud L como el ángulo θ
se mantienen constantes, entonces sólo es necesario calcularla suma y la diferencia de los tiempos de tránsito a fin de obtener el caudal independiente de lavelocidad del sonido en el medio.
A diferencia de los medidores Doppler, los medidores de tiempo de tránsito funcionan mejor enlos líquidos limpios.
Las aplicaciones incluyen: agua, líquidos limpios de proceso, gases licuados y gas natural.La precisión de medida está
determinada por la capacidad del instrumento para medir con precisión el tiempo de tránsito.
En un tubo de 300 mm
de diámetro, por ejemplo, con los transductores a 45 °
y la velocidad delmedio de 1 m / s, el tiempo de tránsito es de 284 μs
y la diferencia ΔT
es inferior a 200 ns.
Ello significa que, para medir la velocidad con una precisión del 1% a plena escala, debe serpor lo menos hasta 2 ns. Con tubos pequeños, la precisión en la medición tendría que estar en elrango de picosegundos.
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Tiempo
de TránsitoObviamente, con longitudes de camino más largo, es más fáciles de medir.El rendimiento por lo tanto tiende a ser mejor con tuberías de gran diámetro.Este es el motivo de utilizar múltiples reflexiones para aumentar la longitud del camino.
Esta configuración de múltiples reflexiones se utiliza con frecuencia para la medición decaudal de gases.El doble camino oblicuo, de simple trayectoria solo se utiliza con frecuencia para lamedición de líquidos de bajo costo y para una medición exacta en tiempo real del flujode gases peligrosos y no peligrosos en las líneas de 100 a 900 mm
de DN.
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Perfil de velocidades
Así, con un camino único a través del flujo, el flujo medio se compone de la suma de los velocidades instantáneas en cada punto a través del diámetro de la tubería. El medidor de tiempo de tránsito por lo tanto proporciona una imagen del perfil de flujo total a lo largo del camino del rayo.
Sin embargo, la validez de la medida sólo puede ser asgurada
si el perfil de flujo no está
sujeto a un perfil de velocidad asimétrica o simétrica con
remolino.
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Perfil de velocidadesAdemás, es importante conocer el perfil del flujo.
Si, por ejemplo, el perfil de flujo no está
totalmente desarrollado, el error al pasar de régimen laminar a turbulento puede ser de hasta un 33%.
single path
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Doble trayectoriaEl uso de doble trayectoria permite reducir el error al pasar de
régimen
laminar a turbulento a 0,5%.
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Alternativa single path
Un método alternativo manteniendo una sola trayectoria, es utilizar reflectores internos para dar una trayectoria helicoidal a un dispositivo de
haz simple, resultando en una medición de alta precisión para un amplio rango decaudal, con perfiles laminar, turbulento y aún en la región de transición.
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Single Path
Geometry
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Trayectorias múltiples
En el modelo de transferencia de custodia de varios canales, el caudalímetro ultrasónico tienediez sensores que forman cinco caminos de medición, situados en la sección transversal de lacañería.
Este enfoque proporciona una riqueza de información sobre el perfil de flujo tanto en régimenlaminar como en condiciones de flujo turbulento. Además proporcionan una medición de caudalde alta precisión incluso en la presencia de perfiles no simétricos y torbellinos.
Es decir proporcionan una medición que es esencialmente independiente del perfil develocidades con precisión de 0,15% y repetibilidad de hasta el 0,02%.
Otra ventaja de usar múltiples canales de medición es la redundancia.
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Multiple
Path
Geometry
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Diferencia
de Frecuencias
El medidor por “diferencia de frecuencias”
utiliza dos trayectorias de medición independientes, y cada una tiene un transmisor (A1 y A 2) y un receptor (B1 o B2).
Cada camino de medición funciona con el principio de que la llegada de un pulso de transmisión en un receptor activa la transmisión de un pulso más. Como resultado, se configura un par de frecuencias de transmisión -
una para
la dirección aguas arriba y otra aguas abajo en la otra dirección.
La diferencia de frecuencia es directamente proporcional a la velocidad de flujo.
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Diferencia
de Frecuencias
-
-La diferencia de frecuencia es directamente proporcional al flujo. Además, la medición es independiente de la velocidad del sonido en el medio.
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Clamp-on
Los transductores se sujetan a las paredes externas de la tubería permitiendo mediciones portátiles no intrusivas de caudal.
Se debe garantizar un buen acople sónico del transductor al caño (pasta, gel) y sujetarlos firmemente (“sunchados”
con abrazaderas)
Estos sistemas se pueden instalar en pocos minutos en cañerías cuyo material sea buen transmisor del sonido: metal, plástico. No tanto el cemento. Los recubrimientos internos y externos pueden influir. Por ejemplo capas de pintura con aire retenido deben ser removidas.
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Clamp-onSon también de uso frecuente en instalaciones permanentes que no pueden justificar una instalación fija, pero que sin embargo, requieren la medición periódica.
Debido a que la señla
debe atravesar la pared de la cañería se debe conocer el espesor de la misma.
La presencia de depósitos en la superficie interior de la tubería afectará
a la intensidad de la señal de transmisión y, por tanto, el rendimiento.
Los equipos moderno proporcionan una precisión de medición de 1-
3%.
En los diseños convencionales, un cambio en las características del líquido, afecta a la velocidad del sonido, y tendrá
un efecto directo sobre el ángulo de refracción. Con el cambio suficiente en el ángulo de refracción, la señal de un transductor no será
recibida por el otro. Esta limitación se supera con “haz ancho”. La pared del tubo es incorporada al sistema de transmisión de la señal. Durante la instalación, el medidor selecciona una frecuencia de transmisión que excita un modo natural de guía de onda acústica de la tubería para inducir una onda sonora que se desplaza axialmente por la
pared de la tubería. De esta manera la tubería en sí
misma se convierte en punto de transmisión de la señal acústica y permite que un haz de señal mucho más amplio se transmita de un transductor al otro. El resultado es que cualquier cambio en el ángulo de refracción tendrá
un efecto insignificante en la fuerza de la señal recibida.
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Caudalímetros Ultrasónicos
Velocidad del sonido
LiquidsWater 1480 m/sMethanol 1100 m/sKerosene 1320 m/sGlycerol 1900 m/s
SolidsSteel 5900 m/s 3200 m/sGlass 5600 m/s 3300 m/sBeryllium 12900 m/s 8900 m/s
GasesAir 330 m/sChlorine 210 m/sMethane 430 m/sHydrogen 1280 m/sHelium 965 m/s
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Ultrasónicos
Ventajas
� Apropiado para cañerías de gran diámetro.
� Sin obstrucciones, sin pérdida de presión.
� Sin partes móviles, larga vida útil.
� Respuesta rápida.
� Los transductores se pueden instalar (soldados) en canalizaciones existentes.
� Sistemas de haces múltiples se pueden utilizar para eliminar los efectos del perfil
� No es afectado por las propiedades del fluido.
Desventajas
� En un solo haz la exactitud depende de perfil de flujo.
� El fluido debe ser acústicamente transparente.
� Caro.
� Miden a caño lleno.
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Caudalímetros Ultrasónicos
DN 25 to 50 / 1”
to 2”
DN 65 to 3000 / 3”
to 120”
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Caudalímetros Ultrasónicos
Accuracies better than
Measuring span of:±
0,5% of actual flow for 500 Series
1 : 50 for 500 Series
±
1,0% of actual flow for 400 Series
1 : 30 for 400 Series
v0 0,2
5
0,7
5
0,5
1,5
0,7
5
2,2
5
1,0
3,0
1,5
4,5
17
51
18 (m/s)
54 (ft/s)
00,5
1,0
1,5
2,0
2,5
±A
ccur
acy
(%)
400 Series25 -
3000 mm / 1 “
-
120 “
bore500 Series25 -
3000 mm / 1”
-
120”
bore
7206 FIUBA 2009
145
Comparación de tecnologías
7206 FIUBA 2009
146
Recomendaciones de montaje
7206 FIUBA 2009
147
Acondicionadores de flujo
7206 FIUBA 2009
148
UnidadesCaudal volumétrico: Unidades de volumen / unidad de tiempo
–
m3/h; litros/seg; etc.
Caudal másico: Unidades de masa / unidad de tiempo
–
Kg/h; g/seg; etc.
Líquidos: excepto casos especiales, al ser incompresibes, puede ser indistinto medir caudal másico o volumétrico, siempre que pueda despreciarse la variación de densidad.
–
Especiales: productos de valor unitario muy elevado hidrocarburos, fructosa, químicos.
Gases: Si no se especifican las condiciones de P y T, no tiene significado hablar de volumen, tampoco de caudal volumétrico
7206 FIUBA 2009
149
UnidadesLas unidades “Standard”
y “Normal”
son unidades de caudal másico
El volumen real de gas depende de la presión y temperaturaEs importante usar la referencia correcta valores cuando se hace
referencia ala norma o unidades normales.
Las unidades pueden ser:SCFM: Standard cubic
feet
per
minuteNLM: Litros normales por minuto
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150
UnidadesConversión entre condiciones reales y standard:
•
La relación de las densidades es el factor de conversión
•
caudal normal o standar
= ρact
/ ρstd
x caudal real
Error en la Referencia:
¿Cuál es el error % en el caudal si se utiliza referencia errónea?
¿Qué
pasa si se utiliza 32 °
F como referencia de temperatura en lugar de los 60 °
F que fija la condición
Standard?
El error se puede calcular utilizando la ley de los gases ideales:
Conversión entre condiciones reales y standard:
•
La relación de las densidades es el factor de conversión •
caudal normal o standar
= ρact
/ ρstd
x caudal real
