MEDIDORES DE FLUJO

POR METODOS DE

DESCARGA DIRECTA

Dr. Christian A. Villalta Calderon

Introducción

Siempre que se trabaja con un fluido , existe lanecesidad de realizar un conteo de la cantidadque se transporta, para lo cual utilizamosmedidores de flujo.

Algunos de ellos miden la velocidad de flujo demanera directa y otros miden la velocidadpromedio, y aplicando la ecuación decontinuidad y la de energía se calcula lavelocidad

Introducción

La necesidad de medir los caudales de aguaresidual es de fundamental importancia a la horade proyectar los sistemas de saneamiento.

Hay dos métodos principales de medida decaudales:

1. Métodos de descarga directa.

2. Métodos de velocidad-area.

Métodos de descarga directa

Los métodos de descarga directa son aquellos enque la magnitud de la descarga es función de unao dos variables fácilmente medibles.

En aquellos casos en los que se vayan a realizarvarias determinaciones de caudales, vale la penaconstruir curvas de calibración para simplificar eltrabajo.

Uno de los métodos mas exactos para medir Q esel método de vertederos (vertedores, weirs).

VertedoresSon muy útiles siempre y cuando las condicionesbajo las cuales se determinaron los coeficientesde descarga de cierto tipo de vertedero sereproduzcan aproximadamente en los aforos.

Estos son una obstrucción en la seccióntransversal del canal, la cual ocasiona que el flujotenga que pasar sobre el o a través de el.

Puede entonces clasificarse como un medidor deflujo por obstrucción, en forma análoga al tuboVenturi o al orificio.

VertedoresUna aplicación común de los vertedores sepresenta en la medición de flujos en canales deirrigación, donde se desea saber la cantidad deagua que se le aplica a cierta área de tierra.

Pueden ser los vertedores de cresta ancha ocresta delgada (Ver def. Manto)

Los tres tipos mas comunes de vertedores son:

1. Rectangulares

2. Triangulares y

3. 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

medir la caída de presión y calcular el caudal instantáneo.

TUBO DE VÉNTURI

Para obtener resultados precisos, el

VÉNTURI debe estar precedido por una

longitud lineal de por lo menos 10 veces el

diámetro de la tubería. Al escurrir el fluido

hacia la garganta, la velocidad aumenta y

en consecuencia, la presión disminuye. 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

geometría real del medidor. La siguiente figura muestra 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.

1. La concéntrica: sirve para líquidos

2. La excéntrica: para los gases

3. La segmentada cuando los fluidos contienen un alto

porcentaje de gases disueltos.

Algunos tipos de placas de orificio

ECUACIÓN DE UNA PLACA DE ORIFICIO

Orificio de orilla recta:

COMPARATIVA DE LOS DISTINTOS SENSORES DE FLUJO

Sensor de flujo Líquidos recomendadosPérdida de

presión

Exactitud típica

en %

Medidas y

diámetros

Efecto

viscosoCoste Relativo

OrificioLíquidos sucios y limpios;

algunos líquidos viscososMedio

±2 a ±4 of full

scale10 a 30 Alto Bajo

Tubo VenturiLíquidos viscosos, sucios

y limpiosBajo ±1 5 a 20 Alto Medio

Tubo Pitot Líquidos limpios Muy bajo ±3 a ±5 20 a 30 Bajo Bajo

TurbinaLíquidos limpios y

viscososAlto ±0.25 5 a 10 Alto Alto

Electromagnet.

Líquidos sucios y limpios;

líquidos viscosos y

conductores

No ±0.5 5 No Alto

Ultrasonic. (Doppler)Líquidos sucios y líquidos

viscososNo ±5 5 a 30 No Alto

Ultrasonic. (Time-of-

travel)

Líquidos limpios y líquidos

viscososNo ±1 a ±5 5 a 30 No Alto

APLICACIONES DE ALGUNOS MEDIDORES DE FLUJO

METODOS DE VELOCIDAD-AREA