tema 9. Medidores de flujo. Presentación julio 2022_58f6fbbfe8521eb1daeac980e911c13e.pdf

tema medidores de flujo mecanica de fluidos

1. MEDIDORES DE FLUJO DE FLUIDOS:
Elaborado por: W Dudamel, 2020
PARA CONDUCTOS CERRADOS:
Medidores de cabeza variables:
• Medidor de Venturi
• Medidor de Placa con Orificio
• Boquilla de Flujo
Medidores de área variable:
• Rotámetro
Medidores de velocidad:
• Anemómetros
PARA CONDUCTOS ABIERTOS (CANALES):
• Vertederos
• Resbaladeros
MEDIDORES ESPECIALES:
• Medidor de Vórtice
• Medidor Magnético
• Medidor de Turbina

2. PARA CONDUCTOS CERRADOS

Medidores de cabeza variables:

• Medidor de Venturi

• Medidor de Placa con Orificio

• Boquilla de Flujo
Elaborado por: W Dudamel, 2020

3. MEDIDOR DE VENTURI:
A1 y A2, áreas de las secciones de entradas y salida respectivamente
Β; Relación de diámetros d/D
ΔP: Caída de presión entre las secciones 1 y 2.
ρ: Densidad del fluido
Cv: Coeficiente de fricción del medidor de venturi, varia desde 0,98-1.00.
En la bibliografía se encuentra que: Cv=0,98 si 2 pulg<=D<=8 pulg y Cv=0,99 si D>8 pulg.(Mott 1996.)

Para Flujo incompresible (Líquidos) 





















42
1
2


P
gc
CAQ
V
Elaborado por: W Dudamel, 2020

4. MEDIDOR DE VENTURI:
Para Flujo incompresible (Líquidos) 





















42
1
2


P
gc
CAQ
V
Elaborado por: W Dudamel, 2020

5. 














2
1
2
2
1
2
1
..2
A
A
Pgc
YCAm
V

 2
1
2
1
24
1
2
1
1
1
24
1
1
2
11)1(
1)1(









































































K
K
K
P
P
P
P
K
P
P
K
P
P
Y


MEDIDOR DE VENTURI :
Para flujo compresible se introduce
un coeficiente, denominado factor de
expansión “Y“, que permite corregir
la ecuación deducida para fluidos
incompresibles, adaptándola para
ser utilizada en fluidos compresibles.
Elaborado por: W Dudamel, 2020

6. MEDIDOR DE PLACA
CON ORIFICIO:
A1 y A2, áreas de las secciones de entradas y salida respectivamente
Β; Relación de diámetros d/D
ΔP: Caída de presión entre las secciones 1 y 2.
ρ: Densidad del fluido
Co: coeficiente de descarga del medidor de placa con orificio (Co es usualmente = 0,61)


Para Flujo incompresible
(Líquidos) 





















42
1
2


P
gc
CoAQ
Elaborado por: W Dudamel, 2020

7. MEDIDOR DE PLACA CON ORIFICIO:
Para Flujo incompresible (Líquidos) 





















42
1
2


P
gc
CAQ
O
Elaborado por: W Dudamel, 2020

8. MEDIDOR DE PLACA CON
ORIFICIO:
Para flujo compresible se introduce
un coeficiente, denominado factor de
expansión “Y“, que permite corregir la
ecuación deducida para fluidos
incompresibles, adaptándola para ser
utilizada en fluidos compresibles. 








1
2
4
1
35.041,0
1
P
P
K
Y
 














2
1
2
2
1
2
1
..2
A
A
Pgc
YCAm
o


Elaborado por: W Dudamel, 2020

9. MEDIDOR DE
BOQUILLA DE FLUJO:
A1 y A2, áreas de las secciones de entradas y salida respectivamente
Β; Relación de diámetros d/D
ΔP: Caída de presión entre las secciones 1 y 2.
ρ: Densidad del fluido
Cb: coeficiente de descarga del medidor de placa con orificio (Cb es usualmente = 0,96)


Para Flujo incompresible
(Líquidos) 





















42
1
2


P
gc
CbAQ
Elaborado por: W Dudamel, 2020

10. MEDIDOR DE BOQUILLA DE FLUJO:
Para Flujo incompresible (Líquidos) 





















42
1
2


P
gc
CAQ
b
Elaborado por: W Dudamel, 2020

11. MEDIDOR DE BOQUILLA DE FLUJO :
Para flujo compresible se introduce
un coeficiente, denominado factor de
expansión “Y“, que permite corregir la
ecuación deducida para fluidos
incompresibles, adaptándola para ser
utilizada en fluidos compresibles. 














2
1
2
2
1
2
1
..2
A
A
Pgc
YCAm
b

 2
1
2
1
24
1
2
1
1
1
24
1
1
2
11)1(
1)1(









































































K
K
K
P
P
P
P
K
P
P
K
P
P
Y


Elaborado por: W Dudamel, 2020

12. Valores del factor de expansión “Y” para orificos, boquillas y venturis.
(Perry. 1992). Donde: “r” es la relación de presión P2/P1 y K la relación de
capacidades caloríficas del gas. Cp/Cv.
Elaborado por: W Dudamel, 2020

13. Medidores de área variable:


• El Rotámetro
Elaborado por: W Dudamel, 2020

14. ROTÁMETRO:


Rotámetros de Acrílico Serie FR5500

Características
 Escalas de lectura fácil en el sistema
inglés o métrico
 Rangos de Agua de 10 - 400 LPM, 3 - 100
GPM
Rangos de Aire de 300 - 11000 LPM, 10 -
400 SCFM
 Conexiones tipo "unión" para rápida
instalación
 Fácil montaje y desmontaje para darle
mantenimiento

 Fabricación durable en acrílico de una
sola pieza
 Flotador estable, fácil de leer
 Calidad superior






Elaborado por: W Dudamel, 2020

15. ROTÁMETRO:
Elaborado por: W Dudamel, 2020

16. ROTÁMETRO:
Elaborado por: W Dudamel, 2020

17. Medidores de velocidad de
un gas:

• El Anemómetro
Elaborado por: W Dudamel, 2020

18. ANEMÓMETRO:
Un anemómetro puede ser
cualquier instrumento que sirve
para medir la velocidad de un
gas.
:
Ejemplo:

El termoanemómetro de rueda alada puede
medir la velocidad del aire, la temperatura
del aire así como el caudal. El
termoanemometro de rueda alada PCE-TA
30 se usa al instante y le indica los valores
de medición bien en la gran pantalla que
integra iluminación de fondo. La sonda
flexible del termoanemómetro, con una
longitud de 40 cm, le permite medir en
lugares de difícil acceso o canales de
ventilación un poco retirados. Este
termoanemometro es ideal para el
instalador, o para efectuar mediciones
instantáneas. Gracias a la desconexión
automática se impide una descarga rápida
de las baterías. Este termoanemometro es
de fácil manejo funciona mediante 4 teclas y
es apto para el uso en diferentes sectores
gracias a su construcción robusta.
Elaborado por: W Dudamel, 2020

19. PARA CONDUCTOS ABIERTOS
(CANALES):

• Vertederos

• Resbaladeros
Elaborado por: W Dudamel, 2020

20. VERTEDERO:
Dispositivo ampliamente utilizado en la medición del flujo en canales
abiertos. El vertedero es una barrera o presa colocada en el canal para que
el fluido se mantenga detrás del vertedero y después caiga a través de una
ranura contada en la cara del vertedero. Este provoca que cambie la
corriente, lo cual su vez provoca que cambie el nivel de la superficie del
fluido. El nivel de la superficie resultante en relación con alguna
característica del dispositivo está relacionada con la cantidad de flujo. L


H








Elaborado por: W Dudamel, 2020

21. VERTEDERO RECTANGULA CON CONTRACCIÓN LATERAL : L


H







2
3
2
3
2
HgLCqQ
Donde:

H es la altura de la cresta.

L es el ancho del vertedero

Cq es un coeficiente de descarga para el vertedero y se encuentra
experimentalmente (normalmente varia desde 0,6 a 0,8).

Elaborado por: W Dudamel, 2020

22. VERTEDERO TRIANGULAR CON CONTRACCIÓN LATERAL :
Donde:

H es la altura de la cresta.

Θ es el ángulo de la abertura del vertedero

Cq es un coeficiente de descarga para el vertedero y se encuentra
experimentalmente (normalmente varia desde 0,45 a 0,65)



H







Θ 2
5
2
2
tan
15
8
HgCqQ


Elaborado por: W Dudamel, 2020

23. CANALETA, AFORADOR O RESBALADERO PARSHALL
Elaborado por: W Dudamel, 2020

24. CANALETA, AFORADOR O
RESBALADERO PARSHALL
Elaborado por: W Dudamel, 2020

25. MEDIDORES ESPECIALES:

• Medidor Magnético
• Medidor de Turbina

Elaborado por: W Dudamel, 2020

26. Medidor de Turbina.

Consiste en un tubo de flujo recto que contiene una turbina, el fluido hace girar
libremente la turbina sobre un eje colocado en la línea central del tubo. El rotor
gira al paso del fluido con una velocidad directamente proporcional al caudal.
Esta velocidad se transmite a un captador de reluctancia o inductivo que genera
una frecuencia proporcional al caudal, la que se transmite a un convertidor
indicador o totalizador.
Elaborado por: W Dudamel, 2020

27. Medidor Magnético

Consiste en una disposición de bobinas magnéticas y electrodos que rodean
a la tubería. Las bobinas están aisladas del fluido y los electrodos hacen
contacto con el fluido. Se disuelven suficientes electrolitos en el fluido para
hacerlo conductor de la corriente eléctrica, cuando el líquido pasa a través
del campo magnético generado por las bobinas, crea un voltaje inducido
proporcional al flujo
Elaborado por: W Dudamel, 2020

28. Medidor Magnético

Consiste en una disposición de bobinas magnéticas y electrodos que rodean
a la tubería. Las bobinas están aisladas del fluido y los electrodos hacen
contacto con el fluido. Se disuelven suficientes electrolitos en el fluido para
hacerlo conductor de la corriente eléctrica, cuando el líquido pasa a través
del campo magnético generado por las bobinas, crea un voltaje inducido
proporcional al flujo
Elaborado por: W Dudamel, 2020

29. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN DE UN MEDIDOR DE FLUJO
DE FLUIDO:

Rango : Los medidores disponibles en el mercado pueden medir flujos desde
varios mililitros por segundo (mL/s) para experimentos precisos de laboratorio
hasta varios miles de metros cúbicos por segundo (m
3
/s) para sistemas de
irrigación de agua o agua municipal y para sistemas de drenaje. Por consiguiente,
para una instalación en particular, debe conocerse el orden de magnitud general
de la velocidad de flujo, así como el rango de las variaciones esperadas.

Exactitud Requerida: Virtualmente cualquier dispositivo de medición de flujo
instalado y operado adecuadamente puede proporcionar una exactitud dentro del
5 por ciento del flujo real. La mayoría de los medidores en el mercado tienen una
exactitud del 2 por ciento y algunos dicen tener una exactitud de más del 0.5 por
ciento. El costo es con frecuencia proporcional a la exactitud requerida; es decir,
a mayor exactitud, mayor es el costo.

Pérdida de Presión: Debido a los detalles de construcción de los distintos
medidores, éstos generan perdidas de energía conforme el fluido circula a través
de ellos. Excepto algunos tipos, los medidores de flujo de fluido llevan a cabo la
medición estableciendo una restricción o un dispositivo mecánico en la corriente
de flujo, causando así la perdida de energía.
Elaborado por: W Dudamel, 2020

30. Tipo de Indicación: Los factores a considerar en la elección del tipo de
indicación de flujo depende de sí se desea de sensibilidad remota o grabación, si
va a operar un actuador automático a la salida, si un operador necesita
supervisar la salida o si prevalecen condiciones severas del ambiente.

Tipo de Fluido: El funcionamiento de algunos medidores de fluido se encuentra
afectados por las propiedades y condiciones del fluido. Una consideración básica
es si el fluido es un liquido o un gas. Otros factores que pueden ser importantes
pueden ser la viscosidad, la temperatura, la corrosión, la conductividad eléctrica,
la claridad óptica, las propiedades de lubricación y de homogeneidad. Los
desechos y los fluidos multifásicos requieren medidores especiales.

Calibración: Se requiere de calibración en algunos tipos de medidores. Algunos
de los fabricantes proporcionan una calibración en forma de una gráfica o
esquema del flujo real contra indicación de la lectura. Algunos están equipados
para hacer la lectura en forma directa con escalas calibradas en las unidades de
flujos que se deseen. Si el usuario del dispositivo requiere la calibración, puede
utilizar otro medidor de precisión como un estándar contra el cual se puede
comparar la lectura del medidor de prueba; o por el contrario, puede llevarse a
cabo una calibración primaria ajustando el flujo una velocidad conocida a través
del medidor y después contabilizar la salida durante un intervalo fijo de tiempo
Elaborado por: W Dudamel, 2020

31. Problema No. 1. 1,5pts.
Un venturi se conecta a una tubería de acero de 4 in cédula 40 y tiene un diámetro de garganta de 1.50 pulg.
Determine la diferencia de presión que se mide a través del medidor (medidor de tubo en U) para un caudal de 600
gal/min de queroseno a 77 °F (determine adicionalmente el valor de h)

36. NO NECESARIO HACERLO