*MEDIDORES DE FLUJOINTRODUCCIN Para el control de procesos industriales es esencial conocer la cantidad de materia que entra y sale del proceso.

Puesto que los materiales se transportan, siempre que es posible, en forma fluida, es importante medir la velocidad con la que un fluido circula a travs de una tubera u otra conduccin.

En la actualidad la medicin del flujo es la variable ms importante en la operacin de una planta, sin esta medida:

el balance de materiael control de calidad la operacin misma de un proceso continuo

seran casi imposibles de realizar EL PROCESO.

*MEDIDORES DE FLUJO Industrialmente, existen muchos mtodos confiables para la medicin de flujo, uno de los ms comunes es el que se basa en la medicin de las cadas de presin causadas por la insercin, en la lnea de flujo, de algn mecanismo que reduce la seccin; al pasar el fluido a travs de la reduccin aumenta su velocidad y su energa cintica.

*MEDIDORES DE FLUJO Dispositivo que mide la cantidad de fluido que pasa por una seccin transversal de la tubera por unidad de tiempo

*MEDIDORES DE FLUJO

Industrialmente se Utilizan muchos tipos, diferentes medidores, que comprenden: (1) medidores: basados en la medida directa del peso o del volumen(2) medidores de carga Variable (3) medidores de rea (4) medidores de corriente (5) medidores de desplazamiento positivo(6) medidores magnticos (7) medidores ultrasnicos.

*Presentacin Qu entendemos por Proceso?

Qu entendemos por Flujo Msico, y Volumtrico?

Qu entendemos por Flujo del Material?

Qu entendemos por Medidores de Flujo?

*Qu entendemos por Proceso?Un proceso es cualquier operacin o serie de operaciones que provoca un cambio fsico o qumico en un material o mezcla de materiales.

El material que entra a un proceso se conoce como la entrada o alimentacin al proceso; mientras que aquel que lo abandona se llama salida o producto.

*Qu entendemos por Flujo Material?

Los procesos continuos implican el movimiento de material desde un punto hasta otro, algunas veces entre unidades de proceso; otras desde una zona de produccin a un depsito para transporte, o viceversa. La velocidad a la cual un material se transporta a travs de una lnea de proceso recibe el nombre de flujo del material.

*El flujo de una corriente puede expresarse como: flujo msico (masa/tiempo) flujo volumtrico (volumen/tiempo). Supongamos que un fluido gaseoso o lquido fluye por la tubera cilndrica como se muestra en la figura N1, donde el rea sombreada representa una seccin perpendicular a la direccin de flujo. Si el flujo msico del fluido es m (kg/s), entonces cada segundo m kilogramos del fluido atravesarn la seccin transversal.

Qu entendemos por Flujo Msico y Volumtrico?

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Qu entendemos por Flujo Msico y Volumtrico?Puede emplearse la densidad de un fluido para convertir un flujo volumtricoconocido de una corriente de proceso al flujo msico de dicha corriente y viceversa.

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El medidor de flujo es un dispositivo colocado en una lnea de proceso que proporciona una lectura continua del flujo que atraviesa la misma. En la Figura N2 se representan dos medidores de flujo de empleo habitual (el rotmetro y el medidor de orificio).

MEDIDORES DE FLUJO

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RECORDEMOS: Existen muchos mtodos confiables y precisos para medir flujo.

Algunos de estos dispositivos son aplicables solamente a lquidos, otros solamente a gases y vapores, y otros a ambos.

Los fluidos pueden ser limpio o sucio, seco o hmedo, erosivo o corrosivo.

Las condiciones de procesos tales como presin, temperatura, densidad, viscosidad, etc. Varia de acuerdo al proceso que se este desarrollando y todos estos factores afectan la medicin de flujo, y deben ser tomada en cuenta en el momento de seleccionar un medidor . Factores que afectan el flujo de un fluido a travs de una tubera. Velocidad, la friccin del fluido en contacto con la tubera, viscosidad, la densidad (gravedad especfica), temperatura y presin

*Clasificacin de los Medidores de FlujoMedidores de Flujo volumtricoDispositivo que mide la cantidad de volumen que pasa por una seccin transversal de la tubera por unidad de tiempoMedidores de Flujo MsicoDispositivo que mide la cantidad de masa que pasa por una seccin transversal de la tubera por unidad de tiempoTubo VenturiPlaca OrificioTubo PitotTobera de FlujoRotmetroMedidor TrmicoMedidor de Coriolis

*Clasificacin de los Medidores de Flujo VolumtricoPresin DiferencialDe Velocidad Tubo VenturiPlaca OrificioTubo PitotTipo Turbina

Ultrasnico de flujo

Tipo Torbellino

rea VariableRotmetro Desplazamiento PositivoDisco OscilantePistn OscilanteTipo Rotacin

*Clasificacin de los Medidores de Flujo VolumtricoPresin DiferencialTubo VenturiPlaca OrificioTubo PitotPor Presin diferencial: son medidores de flujo volumtrico (caudal) de rea constante y cada de presin variable, que mide el flujo de fluido indirectamente, creando y midiendo una presin diferencial por medio de una obstruccin al flujo.

*Clasificacin de los Medidores de Flujo Volumtricorea variableRotmetroPor rea Variable:

Son medidores de flujo volumtrico en los que vara el rea, para mantener una cada de presin relativamente constante. De estos medidores el ms conocido es el Rotmetro. .

*Clasificacin de los Medidores de Flujo VolumtricoDesplazamiento Positivo:Se clasifican segn el Desplazamiento Positivo de medicin: disco oscilante, pistn oscilante, tipo rotacin, pistn reciprcate, rotativo y engranaje tipo valo.De Desplazamiento Positivo: Son medidores de flujo volumtrico que realizan la medicin por medio de un dispositivo mecnico. Un volumen conocido de fluido se asla mecnicamente en el elemento o cmara del medidor y es transportado desde la entrada hasta la salida del medidor, los cuales se mueven aprovechando la energa del fluido.

*Clasificacin de los Medidores de Flujo VolumtricoMedidor de Velocidad: Tipo Turbina, tipo electromagntico, ultrasnico de flujo, Tipo Doppler y Tipo Torbellino..Medidor de Velocidad:

Es un medidor en el cual la seal del elemento primario es proporcional a la velocidad del fluido. La seal generada es lineal con respecto al flujo volumtrico, segn:Q = A . V

*Clasificacin de los Medidores de Flujo MsicoMedidor TrmicoMedidor de CoriolisVelocidad de Prdida de Calor de un cuerpo

Incremento de TemperaturaDepende de la acelereracin de Coriolis

*Clasificacin de los Medidores de Flujo MsicoMedidor TrmicoVelocidad de Prdida de Calor de un cuerpo

Incremento de TemperaturaMedidor Trmico: los hay de dos tipos, uno mide la velocidad de prdida de flujo de calor de un cuerpo caliente debido al paso de una corriente de fluido a travs de el; el otro mide el incremento de temperatura. Para estos casos el flujo de masa se determina por las propiedades del fluido (conductividad y calor especfico), hasta ciertos lmites son independientes de la Presin y la Temperatura.

*Clasificacin de los Medidores de Flujo MsicoMedidor de CoriolisisDepende de la acelereracin de Coriolis

Medidor de Coriolis: Depende de la aceleracin de Coriolis. El fluido se acelera radialmente hacia fuera entre las volutas de un impulsor. El impulsor tiene tendencia a retrasase con respecto a la cubierta que gira con el y este retraso proporciona un momento de torsin medible que es, el indicativo de la proporcin del flujo de masa.

*Tubo de VenturiEl Tubo de Venturi es un dispositivo que origina una prdida de presin al pasar por l un fluido. En esencia, ste es una tubera corta recta, o garganta, entre dos tramos cnicos. La presin vara en la proximidad de la seccin estrecha; as, al colocar un manmetro o instrumento registrador en la garganta se puede medir la cada de presin y calcular el caudal instantneo.

*Un TUBO VENTURI , consta de las siguiente seccione:

ASeccin de entrada; formada por un pequeo cilindro y un tronco de conoBSeccin de la gargantaCSeccin de salida; consiste en un largo tronco de cono En la seccin situada aguas arribas, en la unin de las partes cilndricas y cnica, existen una cmara anular D, que comunica con la parte interior del tubo, mediante unos pequeos orificios E.FToma de presin aguas arribasGEn el estrechamiento o garganta, se forma otro anillo piezomtrico mediante una cmara anularH, RecubrimientosI Toma de presin aguas abajo.

*FUNCIONAMIENTO DE UN TUBO DE VENTURI

En el Tubo de Venturi, como se aprecia en la figura, se pueden destacar tres partes fundamentales:

Seccin de entrada cnica convergente en la que la seccin transversal disminuye, lo que se traduce en un aumento de la velocidad del fluido y una disminucin de la Presin; seccin A.

b) Seccin cilndrica en la que se sita la toma de baja presin, se hace acelerar a travs de la seccin angosta llamada garganta B, donde disminuye la presin del fluido y donde la velocidad del fluido se mantiene prcticamente constante.

c) Tercera seccin de salida cnica divergente en la que la seccin transversal aumenta, disminuyendo la velocidad y aumentando la presin, el fluido se expande a travs de la porcin divergente al mismo dimetro que la tubera principal.

*En la pared de la tubera en la seccin de entrada y en la pared de la garganta, a la cual llamaremos seccin de la garganta, se encuentran ubicados ramificadores de presin. Estos se encuentran unidos a los dos lados de un manmetro diferencial de tal forma que la deflexin h es una indicacin de la diferencia de presin

p1 p2.

La incorporacin de esta seccin de salida permite una recuperacin de la mayor parte de la presin diferencial producida y, por lo tanto, un ahorro de energa.TUBO DE VENTURI

*TUBO DE VENTURI

VENTAJASDESVENTAJASAlta exactitud (+/- 0.75%).

Menor prdida de presin permanente.

Mnimo mantenimiento.

Maneja entre el 25 % y 50% de flujo mayor a la placa orificio, para dimetros de tuberas y prdidas de presin comparables.

Medicin de grandes flujos.

Manejo de fluidos sucios, con slidos en suspensin o viscosos.

Se instala directamente en la tubera.

No requiere grandes longitudes de tuberas aguas arriba, ni aguas abajo.Ubicacin exacta de las tomas de presinrea de la garganta conocida Alto costo, 20 veces > al de la placa orificio para el mismo flujo.

Aplicabilidad limitada.

Instalacin complicada.

Ocupa considerable espacio.

Si el intervalo de velocidad cambia considerablemente, se obtienen diferenciales de presin poco precisa.Usado para altos nmeros de Reynolds.

No son medidores directos de caudal.

El mismo flujo est limitado por encima de 30 % y el mximo flujo por encima de 95 %.

*Son dispositivos que consisten en una reduccin en la seccin de flujo de una tubera, de modo que se produzca una cada de presin, a consecuencia del aumento de velocidad. Consiste en una placa perfectamente taladrada y mecanizada.Placa OrificioPara captar la presin diferencial que origina la placa de orificio, es necesario conectar dos tomas, una en la parte anterior y otra en la parte posterior de la placa. La disposicin de las tomas, segn se muestra en la figura, puede ser: en las bridas, en la vena contrada, y en la tubera.

*Algunos tipos de placas orificios :

La concntrica sirve para lquidos. la excntrica para los gases donde los cambios de presin implican condensacin El ms utilizado es el de cantos vivos, aunque tambin se usan las placas de cuarto de crculo y las de entrada cnica, especialmente cuando el fluido es viscoso.

*Placas Orificios

VENTAJASDESVENTAJASCosto ms bajo entre los distintos elementos primario.Excelente servicio en muchas aplicaciones.Maneja la mayora de los fluidos limpios.No esta limitado para aplicacin a temperaturas altas.Gran simplicidad y fcil aplicacin.Fcil instalacin y reemplazo.No requiere mantenimiento excesivo.Puede variarse la relacin entre el dimetro del estrechamiento y el de la tubera, permitiendo acomodarse a nuevas velocidades de flujo.

Debido a la formacin de la vena contracta se produce la ms alta prdida de presin permanente.Su exactitud no es muy elevada (+/- 1 a +/- 2 %)Sufre permanente desgaste debido a la erosin del fluidoBaja capacidadDifcil ubicacin de las tomas de presin.La dificultad para predecir el rea de la vena contracta y la velocidad en ese punto.Instalacin entre bridas.Requiere longitudes extensas de tuberas aguas arriba y aguas abajo.Precisin limitada por el uso No se mide directamente el caudalEl mnimo flujo est limitado por encima de 30% y el mximo flujo por encima de 95%

*Debido a la brusquedad del orificio la corriente del fluido se separa en el lado posterior de la placa del mismo y forma un chorro libre, apareciendo una vena contracta, tal como se observa en la Figura .

El chorro no est bajo el control de paredes de la tuberas slidas, como en el caso del tubo de venturi, y el rea del chorro est comprendida entre la correspondiente a la abertura del orificio y la de la vena contracta.

El rea en un punto determinado, por ejemplo, en la toma de presin posterior, no se puede determinar fcilmente, de forma que no es fcil relacionar la velocidad del chorro en la toma posterior con el dimetro del orificio.

*Tubo PitotLa abertura del tubo esttico b es en cambio paralela a la direccin de flujo.

Los dos tubos estn conectados a las ramas de un manmetro u otro sistemaequivalente de medida de pequeas diferencias de presin. El tubo esttico mide la presin esttica p0 puesto que no existe componente de la velocidad perpendicular a la abertura. La abertura de impacto contiene un punto de estancamiento B. La lnea de corriente AB termina en el punto de estancamiento B.El tubo de pitot es un aparato que sirve para medir la velocidad local a lo largo de una lnea de corriente. El principio del mismo se indica en la Figura La abertura del tubo de impacto a es perpendicular a la direccin de flujo.

*La presin pS medida en el tubo de impacto, es la presin de estancamiento del fluidoLos tubos de Pitot son instrumentos sencillos, econmicos y disponibles en un amplio margen de tamaos. Si se utilizan adecuadamente pueden conseguirse precisiones moderadas y, aunque su uso habitual sea para la medida de la velocidad del aire, se usan tambin, con la ayuda de una tcnica de integracin, para indicar el caudal total en grandes conductos y, prcticamente, con cualquier fluido.

*Tubo Pitot

VENTAJASDESVENTAJASBajos costos.

Bajas prdidas de presin.

Utilizacin de ductos irregulares.

Bueno para mediciones de velocidad puntual.

Para una amplia gama de Nmeros de Reynolds, el error en la medicin es de 1 %.Aplicacin limitada.Precisin afectada por la densidad del fluido.Bajas cadas de presinNo miden directamente la velocidad promedios.Cambios significativos en la velocidad puede ocasionar errores caractersticos.Limitada aplicaciones industriales, por su fcil obstruccin.

*Medidores de rea variable

Los medidores de rea variable funcionan sobre la base de mantener una presin diferencial constante, permitiendo aumentar el rea eficaz de flujo con el caudal.Existen varios tipos de medidores de orificio variable, pero el ms utilizado es el que est formado por un tubo cnico de eje vertical y un flotador. Como se muestra en la figura, el fluido circula en sentido ascendente por el tubo desplazando un flotador que, habitualmente, lleva unas ranuras que dan lugar a que el flotador gire, proporcionndole la estabilidad y efecto de centrado necesario. Esta rotacin es la que ha dado origen al nombre de rotmetro.

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*MEDIDORES CON ACCIONAMIENTO MECNICO

Los medidores de desplazamiento positivo miden la cantidad de fluido que circula por un conducto, dividiendo el flujo en volmenes separados y sumando los volmenes que pasan a travs del medidor.

En cada medidor, se pueden destacar tres componentes comunes: cmara, que se encuentra llena de fluido, desplazador, que, bajo la accin del fluido circulando, transfiere el fluido desde el final de una cmara a la siguiente mecanismo (indicador o registrador), conectado al desplazador, que cuenta el nmero de veces que el desplazador se mueve de una parte a otra en la cmara de trabajo.

*MEDIDORES CON ACCIONAMIENTO MECNICO

Un problema importante que se debe tener en cuenta al fabricar un medidor de desplazamiento positivo es conseguir una buena estanqueidad de las partes mviles, evitando un par de rozamiento inaceptable y que la cantidad de lquido de escape a travs del medidor sea moderada. Por esta razn, es necesario calibrar el medidor de desplazamiento a varios caudales, dentro del margen deutilizacin, con un fluido de viscosidad conocida.

*Medidores de turbina

Los medidores para gas y para lquido funcionan bajo el mismo principio. La figura muestra la seccin transversal de un medidor de turbina tpico para lquidos. Consta de una longitud de tubera en el centro de la cual hay un rotor de paletas mltiple, montado sobre cojinetes, para que pueda girar con facilidad, y soportado aguas arriba y aguas abajo por un dispositivo de centrado

*Medidores de paletas deslizantes

En la figura se muestra un medidor de paletas deslizantes, que consta de un rotor con unas paletas, dispuestas en parejas opuestas, que se pueden deslizar libremente hacia adentro y hacia afuera de su alojamiento. Los miembros de las paletas opuestas se conectan rgidamente mediante varillas, y el fluido circulando acta sobre las paletas sucesivamente, provocando el giro del rotor.

*Medidores de paletas deslizantes.Mediante esta rotacin el lquido se transfiere desde la entrada a la salida a travs del espacio entre las paletas. Como ste es el nico camino para el paso del lquido desde la entrada a la salida, contando el nmero de revoluciones del rotor, puede determinarse la cantidad de lquido que ha pasado. El cierre se lleva a cabo por la accin de las paletas sobre la pared de la cmara,mediante una combinacin de presin de lquido y fuerzas centrfugas, auxiliado por el apriete, mediante resortes, de las paletas contra la pared de la cmara. Esto ayuda a mantener en valores aceptables cualquier escape de lquido que pueda producirse a travs de las paletas.

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TABLA COMPARATIVA DE LOS DISTINTOS SENSORES DE FLUJOSensor de flujoLquidos recomendadosPrdida de presinExactitud tpica en %Medidas y dimetrosEfecto viscosoCoste RelativoOrificioLquidos sucios y limpios; algunos lquidos viscososMedio2 a 4 of full scale10 a 30AltoBajoTubo VenturiLquidos viscosos, sucios y limpiosBajo15 a 20AltoMedioTubo PitotLquidos limpiosMuy bajo3 a 520 a 30BajoBajoTurbinaLquidos limpios y viscososAlto0.255 a 10AltoAltoElectromagnet.Lquidos sucios y limpios; lquidos viscosos y conductoresNo0.55NoAltoUltrasonic. (Doppler)Lquidos sucios y lquidos viscososNo55 a 30NoAltoUltrasonic. (Time-of-travel)Lquidos limpios y lquidos viscososNo1 a 55 a 30NoAlto

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