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
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