Subido por Omar Trejo Narvaez

Práctica 2 laboratorio Instrumen.Industrial

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Práctica 2 laboratorio
Instrumentación Industrial
Ing. Omar Trejo Narváez
PRACTICA No. 02 – Medida de caudal (flujo)
Definición de caudal
• En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que circula a
través de una sección del ducto (tubería, cañería, oleoducto, río,
canal,…) por unidad de tiempo. Si denominamos al caudal Q, al
volumen V y al tiempo t, entonces:
Q=v/t
V=S·d
Q = m2 · m/s = m3/s (en SI)
PRACTICA No. 02 – Medida de caudal (flujo)
Medidas de caudal
La elección de un caudalímetro para una aplicación suele ser una tarea
delicada. Como en otro tipo de instrumentación, es necesario tener en
cuenta factores de proceso: tipo de fluido (gas o líquido, mezcla,
composición química), condiciones (rango de velocidades, dirección de
flujo, temperaturas, densidades, etc).
PRACTICA No. 02 – Medida de caudal (flujo)
Rotámetro.
Consiste en un tubo transparente graduado
cuya área crece ligeramente desde la base. En
su interior, por donde se hace circular el flujo
hacia arriba, hay un flotador de diámetro algo
menor al tubo cónico. A determinada altura, la
fuerza de empuje del fluido contrarresta la
gravedad. No son equipos precisos, pero sí
robustos, por lo que se emplean en aplicaciones
donde se requiere asegurar el paso del líquido o
gas.
PRACTICA No. 02 – Medida de caudal (flujo)
De molino o paletas.
Tienen en su interior unas aspas que giran a
velocidad aproximadamente proporcional al caudal,
dentro del rango de aplicación. Se le incorpora un
mecanismo de conteo de revoluciones,
generalmente uno o varios imanes en el rotor y
bobinas o sondas de efecto Hall en el exterior. Son
fiables, pero acusan desgaste por la presencia de
elementos móviles. Una variante de estos equipos
son los caudalímetros de turbina. Otra, para la
velocidad del aire en campo abierto, son
los anemómetros.
Caudalímetro de paletas
Anemómetro
PRACTICA No. 02 – Medida de caudal (flujo)
De desplazamiento positivo.
El fluido empuja un elemento en una cavidad
con dimensiones determinadas, y se mide el
caudal según ciclos de operación. Pueden ser
de pistón, de engranajes, o de tornillo, según el
elemento que se desplace. El conteo se realiza
con sistemas similares a los de paletas.
Engranajes
Tornillo
PRACTICA No. 02 – Medida de caudal (flujo)
De presión diferencial.
Se construyen instalando un transmisor de presión diferencial entre
ambos lados de un estrechamiento de la tubería, como puede ser un
disco de orificio. El caudal es proporcional a la raíz de la medida de
presión. Este sistema es muy empleado por ser robusto y económico. Una
variante suya son los caudalímetros con cono de V, donde el
estrechamiento lo produce un cono en el interior de la tubería.
Caudalímetro de presión diferencial
Cono de V
PRACTICA No. 02 – Medida de caudal (flujo)
De presión diferencial.
También usan la medida de presión, aunque sin introducir apenas
estrechamiento en la tubería, los tubos Pitot. Miden la diferencia entre
dos puntos a diferente distancia del centro y la traducen a velocidad
aplicando la ecuación de Bernoulli.
Tubo Pitot
Ecuación de Bernoulli
Presión, energía cinética y energía potencial
V=Qt∙A
Flujo de aire a través de un
medidor de Venturi. La energía
cinética aumenta a expensas de la
presión del fluido , como lo
demuestra la diferencia de altura
de las dos columnas de agua h1 y
h2).
Otros dispositivos
Por diferencial de temperatura.
Estos equipos introducen una pequeña
resistencia calefactora en el fluido, y se
mide el aumento de temperatura en su
proximidad. El caudal es inversamente
proporcional a la diferencia. Se mide
caudal másico, poco afectados por
cambios de presión.
Caudalímetro térmico
Otros dispositivos
Magnéticos.
Su principio es de aplicación a fluidos
conductivos, como el agua. Se genera
un campo magnético perpendicular al
flujo, cuyo desplazamiento de carga
induce
un
campo
eléctrico
proporcional al caudal, por la ley de
Faraday. No se produce ninguna
pérdida de carga. Como inconveniente,
el ya mencionado de que requieren un
fluido conductivo.
Caudalímetro magnético
Otros dispositivos
Ultrasónico.
Emiten un sonido de alta frecuencia que se
recibe algo más adelante o atrás en el
sentido de desplazamiento. El efecto
Doppler hace que la frecuencia con que se
detecta varíe proporcionalmente con el
caudal. Como gran ventaja, no son invasivos
y pueden instalarse externamente a la
tubería. Requieren condiciones de flujo
laminar, por lo que precisan un tramo largo
de tubería para evitar turbulencias.
Caudalímetro ultrasónico
Referencias
• https://www.iagua.es/blogs/miguel-angel-mongeredondo/fundamentos-basicos-hidraulica-i
• https://josecasares.com/medida-de-caudal/
• http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/pber.html
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