Tema 5 Medición de Flujo - …s09e85a3b31fd5e07.jimcontent.com/download/version/1400204078/mo… · Tubo de Venturi Tubo de Dall Cuña de ... Tubo de Pitot Tubo de Annubar Área

Instrumentación

Tema 5Tema 5

Medición de FlujoMedición de Flujo

IntroducciónIntroducciónLa medición de flujo en los procesos industriales se hace necesaria por dos razones principales:1.- Para determinar las proporciones en masa o en volumen de los fluidos introducidas en un proceso.2.- Para determinar la cantidad de fluido consumido por el proceso con el fin de computar costos.El flujo de fluidos en tuberías cerradas se define como la cantidad de fluido que pasa por una sección transversal de la tubería por unidad de tiempo. Esta cantidad de fluido se puede medir en volumen o en masa. De acuerdo a esto se tiene flujo volumétrico o flujo másicoDependiendo de que se mida flujo volumétrico o flujo másico se tiene el siguiente cuadro donde se da el principio empleado en la medición del flujo.

Flujo VolumétricoPrincipio Tipo de SensorPresión diferencial Placa de orificio

Tobera de flujo Tobera-Venturi Tubo de Venturi Tubo de DallCuña de flujo Tubo de Pitot Tubo de Annubar

Área Variable Rotámetro Cilindro y pistón

Velocidad Turbina Ultrasonido

Fuerza Placa de impactoTensión Inducida Medidor magnéticoDesplazamiento Positivo Disco giratorio

Pistón oscilante Pistón Alternativo Medidor rotativo: ciloidal, birrotor, oval, paletas.

Torbellino Frecuencia Ultrasonido Capacitancia

Flujo MásicoMedición del flujo volumétrico y compensación por presión y temperaturaTérmico De dos filamentos

De un filamentoMomento Axial

De doble turbinaGiroscópico CoriolisPresión diferencial Puente hidráulico

Medidores de Flujo VolumétricoMedidores de Flujo VolumétricoLos medidores volumétricos determinan el caudal en volumen de fluido, bien sea directamente (desplazamiento) o indirectamente (presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida, torbellino).

Jean-François DULHOSTE – Escuela de Ingeniería Mecánica - ULA

1

Instrumentación

Instrumentos de Presión Diferencial La medición del caudal con estos instrumentos se basa en la aplicación de la conservación de la energía a un flujo, tomando la diferencia de presión existente entre dos puntos, en donde el flujo posee diferentes velocidades. Este cambio de velocidad se produce por una reducción de área (placa orificio, tobera de flujo, tubo de Venturi, Tubo de Dall, Cuña de flujo) o por una disminución de la velocidad hasta cero (tubo de Pitot, el tubo Annubar).La ecuación que gobierna el uso de estos aparatos será la ecuación de Bernoulli en caso de flujos incompresibles (líquidos) o la primera ley de la termodinámica en flujos compresibles (gases). Debe notarse sin embargo que la ecuación de la energía puede escribirse de una forma muy similar a la ecuación de Bernoulli en ciertas condiciones de flujo, por lo tanto la ecuación utilizada en la práctica común proviene de la ecuación de Bernoulli y se le agrega un factor para corregir la compresibilidad del fluido ( ε ).

Medición de flujo por reducción de ÁreaSi aplicamos la ecuación de Bernoulli entre un punto en la tubería (1) y un punto en la contracción (2) tendremos:

ncontracciótubo

zg

Vg

pzg

Vg

p2

22

2

21

21

1

1

22++=++

ρρ

Ecuación de la conservación de la masa (continuidad)

21 mm qq = ; 222111 AVAV ρρ =Observaciones:

• Como la diferencia de cotas es pequeña así el instrumento se monte verticalmente 21 zz =• Si suponemos inicialmente que el flujo es incompresible ρρρ == 21

La ecuación de Bernouilli queda:

22

222

211 VpVp +=+

ρρReordenando la ecuación convenientemente:

2

21

2221 VVpp −=−

ρDe la ecuación de continuidad:

1

221 A

AVV =

Donde:

2

22

1 44 βππ dDA == ;

Dd=β ;

4

2

2dA π= ; ppp ∆=− 21

Luego:

ρp

AAVV ∆=

− 2

2

1

22

22 ;

ρp

DdV ∆=

− 21

2

2

22

2 ; ρ

β pd

dV ∆=

− 21

2

2

222

2 ;

( )ρ

β pV ∆=− 21 422 ; ( ) ρβ

pV ∆−

= 21

142 ;

4

2

22211dVAVAVqV

π=== ;

La ecuación básica para medición de flujo con reducción de área es:

( ) ρπ

βpdqV

∆−

= 241

1 2

4

Si queremos calcular el flujo másico tendremos que multiplicar la ecuación por la densidad obteniendo:


2

Instrumentación

( ) ( ) ρρπ

βρπ

βρ

22

4

2

4

241

1241

1 pdpdqm∆

−=∆

−=

( ) ρπβ

pdqm ∆−

= 241

1 2

4

A esta ecuación básica se le deben agregar algunos factores de corrección que van a tomar en cuenta la caída de presión por las fuerzas de fricción en el elemento, y la forma del elemento, la temperatura del fluido, así como el efecto de la compresibilidad del fluido en el caso de gases que pueden tender a fluidos compresibles. Estos factores de corrección se determinan experimentalmente y pueden tomar diversas formas según los investigadores que las determinan y las organizaciones que s e encargan de certificar y normalizar estos resultados. Entre las organizaciones que se encargan de estas normalizaciones encontramos la ASME, la AFNOR y la ISO, para efectos de este curso nos basaremos en los procedimientos indicados por la norma ISO-5167, ya que esta organización es la de mayor importancia en cuanto a normalización a nivel mundial.

Norma ISO-5167.Esta norma se refiere a la medición de flujo con instrumentos de reducción de área, para tuberías circulares con la sección totalmente llena de fluido.Según esta norma el flujo másico de cualquier fluido se determina mediante la siguiente expresión:

( ) 12

42

41ρπ

βε pdCqm ∆

−=

Donde: • C : es el coeficiente de descarga que depende del elemento primario (Venturi, tobera o placa orificio) y de las

condiciones del flujo, que se determina experimentalmente.• ε : es el coeficiente de expansión, que toma en cuenta la compresibilidad del fluido.

El cálculo del flujo volumétrico se realiza con la expresión:

ρm

vqq =

Donde:ρ : Es la densidad del fluido en las condiciones en que se realiza la medición.

Adicionalmente por lo general se requiere del número de Reynolds, que se obtiene con la expresión:

( )D

qDVD m

11

1 4Reπ µν

== Referido al flujo en la tubería.

( ) ( )β

Dd ReRe = Referido al flujo en la contracción

Debido a que la determinación del flujo mediante la expresión anterior está sujeta a diversas mediciones, tales como tamaño, presión, y la determinación de coeficientes experimentales, esta presenta ciertas incertidumbres, pudiéndose calcular la incertidumbre global con la expresión siguiente:

2

1

1

22

4

2

4

422

41

41

12

12

+

∆∆+

−+

−

+

+

=

ρδ ρδδ

βδ

ββ

εδ εδδ

pp

dd

DD

CC

qq

m

m

Dicha expresión relacional, indica en forma adimensional la estimación del error que se puede producir el al medición en las condiciones de realización de la medida o experimento.


3

Instrumentación

Debido a que en la mayoría de los casos el coeficiente de descarga y el coeficiente de expansión dependen del flujo a través del número de Reynolds, se requiere por lo general un proceso iterativo para el cálculo de las incógnitas en cada problema. Existen básicamente cuatro problemas tipo a resolver en la medición de flujo con estos instrumentos:• El cálculo directo del caudal qm ó qV para un instrumento ya instalado.• El cálculo del diámetro de la contracción d, cuando se requiere diseñar un instrumento a ser instalado.• El cálculo de la diferencia de presión ∆P para la selección del medidor de presión diferencial a instalar.• El cálculo del diámetro de la tubería D cuando se quiere saber en que tubería se puede instalar un instrumento

existente.En estos cuatro casos se deberá utilizar un procedimiento iterativo para realizar los cálculos. Las normas ISO recomiendan a este respecto utilizar el procedimiento siguiente:Paso 1: Agrupar en un miembro denominado invariante (Ai en tabla), todos los términos conocidos de la expresión general del flujo.Paso 2: Con el resto de los términos se obtiene una expresión función de los términos variables que se denotara X1.Paso 3: se introduce un valor inicial lógico para la iteración y se calcula una diferencia entre los dos miembros que se denominará δ1.Paso 4: Con la diferencia calculada se calculará un segundo término variable X2 y el segundo término de diferencia δ2. Paso 5: Seguidamente se calcularan los siguientes términos variables mediante el algoritmo iterativo de rápida convergencia siguiente:

21

2111

−−

−−−− −

−−=nn

nnnnn

XXXXδδ

δ

Esto se realizará hasta que la diferencia obtenida sea lo suficientemente pequeña para ser admitida.La siguiente tabla resume para cada uno de los caso de cálculo los términos que deben ser considerados para este cálculo iterativo:

Problema q = d = ∆p = D =Valores

conocidos

µ, ρ, D, d, ∆p µ, ρ, D, q, ∆p µ, ρ, D, d, q µ, ρ, β, q, ∆p

Calcular qm y qv d y β ∆p D y dTérmino

invariante4

1

12

11

2

βµ

ρε

−

∆=

D

pdA

( )1

12 2

Reρ

µpDDA

∆= ( ) 2

21

4

318

−=

dCqA m

πρβ

421

12

41

24

βπ µ

ρε β

−

∆=

pqA m

Ecuación de

iteración

( )1

Re AC

D =24

2

1AC =

− βε β

12 Ap =∆−ε

( )4

2Re ACD =

Variable X En

algoritmo

( ) 11 Re CADX ==εβ

βCAX 2

4

2

21

=−

=1

23 ApX −=∆= ε ( ) 44 Re CADX ==

Criterio de

precisiónn lo

determina el usuario

n

ACXA

−×<−

1011

11

n

ACXA −×<− 101

2

22 εn

A

XA−

−×<

−101

3

23

3 ε n

AC

XA−×<

−101

4

24

4

Valor en primera iteración

∞= CC 606.0=C Placa orificio1=C otro elemento

197.0 ó=ε

1=ε ∞= CC∞=D Tomas en brida


4

Instrumentación

Resultado

1

114

ρ

µπ

mV

m

qq

DXq

=

=

Dd

XXDd

=

+

=

β

25.0

22

22

13Xp =∆

Para liquido ∆p se obtiene en primera iteración Dd

XqD m

βπ µ

=

=41

4

Elementos de medición de flujo por reducción de Área

La Placa OrificioConsiste en una placa metálica delgada que se perfora en el centro y se instala en la tubería. Se hacen luego dos tomas de presión, una aguas arriba y otra aguas debajo de la placa, captando así la presión diferencial que es proporcional al caudal. La figura lateral muestra un corte esquemático de una placa orificio donde:

1 - Cara aguas arriba del flujo. Debe poseer tratamiento superficial para que la rugosidad sea muy leve, con el fin de no afectar mucho el flujo por fricción, dRa 410−< .2 - Cara aguas abajo del flujoa - Dirección del flujoα - Angulo del chaflán que permite disminuir las perdidas por fricción entre el fluido y la pared de la placa. Su valor debe ser de aproximadamente 45º ±15º.e – Espesor de la cara de la placa en contacto con el fluido. Su valor debe estar comprendido entre 0.005D y 0.02DE – Espesor de la placa. Su valor debe estar entre e y 0.05D.φD – Diámetro de la tuberíaφd – Diámetro del orificio de la placa. Su valor debe ser en todo caso superior a 12.5 mm. La relación de diámetro Dd /=β debe estar comprendida entre 75.01.0 << βG – Chaflán de contacto con un radio inferior a 0.0004d.H e I – Chaflanes de salida, no requieren tanta precisión como G.

Se conocen tres formas de hacer orificio en la placa, que se pueden apreciar en la siguiente figura:

Concéntrico Excéntrico Segmental

Los orificios excéntricos y segmental permiten medir el flujo de fluidos que contengan una pequeña cantidad de sólidos y gases. La norma ISO-5167 se refiere solo a orificios concéntricos.El pequeño agujero que aparece en la placa se usa para evitar que se acumulen líquidos o gases en la tubería.

Instalación de la Placa en la tubería


5

Instrumentación

Ordinariamente la placa queda sostenida en la tubería por dos bridas, cada una de las cuales esta unida a la parte correspondiente de la tubería. Entre las placas y las bridas se usan empacaduras para sellar los escapes de fluido. Los diferentes tipos de brida difieren en la forma como la placa queda sostenida.

Tomas de PresiónLas tomas de presión se hacen antes (aguas arriba) y después de la placa (aguas abajo). A través de éstas se puede medir la presión diferencial que permite obtener el flujo. Los lugares donde se realizan las tomas de presiones son muy importantes pues de estos depende en gran parte el coeficiente de descarga C. Esto debido principalmente a la distribución de presiones dentro de la tubería, la cual se puede apreciar en la siguiente figura:

En la figura se aprecia que el área de flujo varía en la longitud de la tubería, y con este la presión en la pared donde se realizan las tomas, y la ecuación básica se basa en el área del agujero, de allí la importancia del coeficiente de descarga y su relación con la posición de las tomas de presión.Existen diversas forma de hacer las tomas de presión, la norma ISO 5167 considera solo tres de ellas a saber:

1. Tomas en D y D/2.Las tomas se hacen en la tubería a unas distancias fijas de 1 D antes de la placa orificio y ½ D después de la placa orificio. Existe sin embargo una tolerancia de 0.9 D a 1.1 D para la toma aguas arriba, de 0.48 D a 0.52 D para la toma aguas abajo si β ≤ 0.6 y de 0.49 D a 0.51 D si β > 0.6.


Presión en toma aguas arribaPresión en toma aguas abajoVena contractazona de toma temperaturaRegión de flujo secundarioTermómetro Tomas de presiónDistribución de presiones

∆p- Diferencia de presión.∆ω- Caída de presión

6

Instrumentación

2. Tomas en las bridas (flange taps).Se usan con más frecuencia porque es una de las configuraciones más simple y no es necesario perforar la tubería. La toma de alta presión (H) se localiza 1 pulgada (25.4 mm) antes de la placa y de la baja presión (L) 1 pulgada (25.4 mm) después de la placa. Con una tolerancia de ± 0.5 mm cuando β > 0.6 y D < 150 mm y de ± 1 mm en otros casos.En los dos casos anteriores el diámetro del agujero de las tomas debe ser inferior a 0.13 D e inferior a 13 mm.

3. Tomas en las esquinas de la placa (corner taps).En este caso las tomas de presión se hacen directamente en el borde de la placa perforando la brida. La figura ilustra dos de las forma de realizar las tomas de presión, la primera mediante una cámara anular alrededor de la placa (1) y la segunda mediante agujeros independientes realizados con una pequeña inclinación (2). En el segundo caso el diámetro de los agujeros a debe estar entre 0.005 D y 0.03 D par β ≤ 0.65, y entre 0.1 D y 0.02 D para β > 0.65. En todo caso este diámetro oscila entre 1 y 10 mm.

En cualquiera de las configuraciones antes mencionadas las tomas pueden hacerse con tomas individuales en una misma posición del tubo o mediante múltiples tomas alrededor del tubo, La configuración más común para las tomas múltiples es la denominada triple T, que se

muestra en la figura.

Existen además otras configuraciones de tomas para placas orificio, que a pesar de no ser consideradas por esta norma, suelen ser utilizadas, de estas disposiciones podemos citar:

4. Tomas en la vena contracta (vana contracta taps) La toma de alta presión se localiza a 1 diámetro nominal de tubería antes de la placa y la toma de baja presión se localiza a una distancia después de la placa que dependa de la relación entre el diámetro del orificio y el de la tubería (β = d/D) como se muestra en la figura 6.4.bEsta forma de tomas de presión se usa cuando se desea la máxima presión diferencial para un mismo flujo.

5. Tomas en la tubería (pipe taps).La toma de alta presión está localizada a 2 1/2 diámetros nominales antes de la placa y la toma de baja presión a 8 diámetros nominales después de la placa.Se emplea en la medición de flujos de gases y es la que permite mayor estabilidad en la presión diferencial.


7

0.2 0.4 0.6 0.8

0.4

0.6

0.8

d/D

d2/D

Instrumentación

Forma del borde de la placaEl borde de la placa orificio lleva por lo general una forma especial con la finalidad de llevar al mínimo el contacto entre el fluido y la placa orificio. Esto se hace por lo general haciendo un chaflán a un ángulo de aproximadamente 45º en el borde del orificio de manera que el borde sea lo mas estrecho posible, guardando la resistencia de la placa.El diámetro del orifico debe ser lo más exacto posible, ya que de esta depende la exactitud del instrumento. Se admite generalmente una tolerancia del 0.1% del diámetro del orificio.

Límites de uso de la norma ISO-5167 para placa orificioLas normas ISO para placa orificio son válidas dentro de los siguientes límites de uso:

• d≥ 12.5 mm.• 50 mm ≤ D ≤ 1000 mm• 0.1 ≤ β ≤ 0.75• Para tomas en la brida Re(D) ≥ 5000 y Re(D) ≥ 170β2D. Con D en mm.• Para las otras dos tomas Re(D) ≥ 5000 para 0.1≤ β ≤ 0.56 y Re(D) ≥ 16000β2 para β > 0.56.• La rugosidad interna de la tubería debe satisfacer las especificaciones de las tablas siguientes

Máximo valor de 104Ra/D

Mínimo valor de 104Ra/D (si aplica)

Coeficiente de descarga C de la norma ISO 5167:El coeficiente de descarga se calcula para la norma ISO-5167 mediante la ecuación de Reader-Harris/Gallagher (1998):

( ) ( ) ( )

( )( ) ( ) 3,11,1224

4710

3,065,3

7,0682

'8.0'031,01

11,01123,0080,0043,0

Re100063,00188,0

Re10000521,0261,00261,05961,0

11 ββ

β

ββββ

MMAee

DA

DC

LL −−−

−−++

++

+−+=

−−

Cuando D < 71.12 mm se le debe adicionar el siguiente término

( )

−−+

4,258,275,0011,0 Dβ


8

Instrumentación

Donde:DlL /11 = es la relación entre la distancia desde la toma aguas arriba hasta la placa orificio y el diámetro de

la tubería.DlL /' 22 = es la relación entre la distancia desde la toma aguas abajo hasta la placa orificio y el diámetro de

la tubería.Para tomas en las esquinas: 0'21 == LLPara tomas en D y D/2: 47,0';1 21 == LLPara tomas en las bridas: DLL /4,25'21 ==

β−=

1'2' 2

2LM

( )8,0

Re19000

=D

A β

Factor de expansión εEl factor de expansión se puede calcular con la expresión empírica siguiente:

( )

−++−=

k

pp

1

1

284 193,0256,0351,01 ββε

Esta ecuación es aplicable siempre y cuando 75,0/ 12 ≥pp

Las ventajas y desventajas de la placa de orificio son:Ventajas:

- Bajo costo.- Fácil de fabricar. - Fácil de instalar.- No requiere de mantenimiento excesivo.

Desventajas:- Su exactitud no es muy elevada, del orden de ± 1 a ± 21%,. - Sufren permanente desgaste debido a la erosión del fluido.

La Tobera de FlujoLa tobera consiste en una entrada de forma cónica y restringida mientras que la salida es una expansión abrupta. En este caso la toma de alta presión se ubica en la tubería a 1 diámetro de la entrada aguas arriba y la toma de baja presión se ubica en la tubería al final de la garganta.Este tipo de sensor de flujo permite flujos hasta 60% superiores a los de la placa orificio, siendo la caída de presión del orden del 30 a 80% de la presión diferencial medida. Estos instrumentos se utilizan en aplicaciones donde el fluido trae consigo sólidos en suspensión, aunque si estos son abrasivos pueden afectar la precisión del instrumento.


9

Instrumentación

Existen diversas formas estandarizadas para las toberas de flujo.

Tobera ISA-1932La figura lateral muestra la tobera ISA- 1932.Para este tipo de toberas las tomas de presión se realizan siempre en las esquinas, de forma muy similar a las placas orificios. El radio de circunferencia R1 es igual a 0.2d ± 0.02d para β < 0,5 y 0,2d ± 0,006d para β ≥ 0,5. El centro de la circunferencia se ubica a 0,75d de la línea de eje central y a 0,2d de la cara plana de la tobera.

Límites de uso de las normas ISO-5167 para toberas ISA-1932.Las normas ISO-5167 se pueden utilizar siempre que se cumplan las condiciones siguientes:

• 50 mm ≤ D ≤ 500 mm• 0,3 ≤ β ≤ 0,8• 7x104 ≤ Re(D) ≤ 107 para

0,3 ≤ β ≤ 0,44.• 2x104 ≤ Re(D) ≤ 107 para 0,44 ≤ β ≤ 0,80.

La rugosidad relativa de la tubería aguas arriba debe ser inferior a los valores indicados en la siguiente tabla:β <0,35 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,60 0,70 0,77 0,88

104Ra/D

8,0 5,9 4,3 3,4 2,8 2,4 2,1 1,9 1,8 1,4 1,3 1,2 1,2

Coeficiente de descarga CEl coeficiente de descarga C se obtiene en las toberas mediante la ecuación:

( ) ( )15,16

15,421,4

Re100033,000175,02262,09900,0

−−−=

DC βββ


( )

−

−

−

−

−

=−

ττ

τββτε

11

11

1

/1

/24

4/2 kk

k

k

kk


Toberas de radio largoExisten os tipos de toberas de radio largo:

• Toberas de gran radio 0,25 β ≤ 0,80• Toberas de bajo radio 0,20 β ≤ 0,50

En ambos casos la parte convergente de la tobera consiste en un cuarto de elipse.


10

Instrumentación

Límites de uso de las normas ISO-5167 para toberas de radio largoLas normas ISO-5167 se pueden utilizar siempre que se cumplan las condiciones siguientes:

• 50 mm ≤ D ≤ 630m• 0,2 ≤ β ≤ 0,8• 104 ≤ Re(D) ≤ 107

• La rugosidad de la tubería aguas arriba: Ra/D ≤ 3,2x10-4.2x104 ≤ Re(D) ≤ 107 para 0,44 ≤ β ≤ 0,80


( )DC

Re1000653.09965,0

6

β−=


( )

−

−

−

−

−

=−

ττ

τββτε

11

11

1

/1

/24

4/2 kk

k

k

kk


Las ventajas y desventajas que se obtienen al usar una tobera son:Ventajas:

- Gran exactitud, del orden ± 0.9 a 1.5 %.- El mantenimiento que se requiere es mínimo.- Para un mismo diferencial de presión, el flujo que pasa es 1.3 veces mayor que el pasaría por una placa de orificio.

Desventajas:- Alto costo De 8 a 16 veces mayor que el de, una placa de orificio.- Su instalación es más complicada que la de una placa de orificio.


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Instrumentación

Toberas VenturiLa tobera Venturi es una tobera cuya parte convergente es idéntica a las toberas ISA 1932 y donde se le ha agregado una parte divergente similar a la de los tubos Venturi, tal como se aprecia en la figura siguiente.El ángulo de la sección divergente debe ser inferior o igual a 30º.Las tomas de presión en estos elementos se realizan en las esquinas aguas arriba en forma similar a una tobera

y en la mitad de la sección cilíndrica de la garganta para la toma de baja presión aguas abajo.Límites de uso de las normas ISO-5167 para toberas VenturiLas normas ISO-5167 se pueden utilizar siempre que se cumplan las condiciones siguientes:

• 65 mm ≤ D ≤ 500m• d ≥ 50mm• 0,316 ≤ β ≤ 0,775• 1,5x105 ≤ Re(D) ≤ 2x106

La rugosidad relativa de la tubería aguas arriba debe ser inferior a los valores indicados en la siguiente tabla:β <0,35 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,60 0,70 0,775

104Ra/D

8,0 5,9 4,3 3,4 2,8 2,4 2,1 1,9 1,8 1,4 1,3 1,2


5,4196,09858,0 β−=CFactor de expansión εEl factor de expansión se puede calcular con la expresión empírica siguiente:

( )

−

−

−

−

−

=−

ττ

τββτε

11

11

1

/1

/24

4/2 kk

k

k

kk



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Instrumentación

El Tubo de VenturiEl tubo de Venturi consiste de un conjunto de bridas y tuberías con un cono de entrada convergente y un cono de salida divergente los cuales guían el flujo hacia la continuación de la tubería. La garganta es la unión de los dos conos y es la parte más estrecha del tubo.Al comienzo del cono de entrada se conecta la toma de alta presión. Esta toma es promedio ya que se obtiene para varias perforaciones alrededor del tubo, a éste conjunto de conexiones se le llama anillo piezométrico, equivalente a la configuración triple T mencionada en las placas orificio. La toma de baja presión se coloca en la garganta del tubo y también se puede hacer en forma piezométrica.El cono de salida se dice que es de recuperación porque recupera hasta un cierto punto gran porcentaje de la caída de presión provocada por la restricción.

En la siguiente figura se pueden apreciar los elementos de un tubo de Ventura.

1. Sección de salida cono divergente (7º ≤ ϕ ≤ 15º)2. Garganta cilíndrica, longitud d ± 0.03d3. Sección de entrada cono convergente (21º ± 1º)4. Cilindro de entrada5. Planos de conexión de garganta con conos de entrada

y salidaEl diámetro de las tomas de presión suele ser entre 4 y 10 mm para d > 33,3 mm y 0,1d a 0,13d para la toma aguas arriba y 0,1d a 0,1D para d < 33,3mm.La distancia c entre la toma aguas arriba y la entrada del cono es para tubos de fundición:

0,5D ± 0,25D para 100 mm < D < 150 mm, y 0,5D+0

-0,25D para 150 mm < D < 800 mmPara tubos de fundición maquinada y chapa soldada:

0,5D ± 0,05DPara todo tipo de tubos la distancia entre las tomas de baja presión y la entrada de la garganta es: 0,5D ± 0,02D

El tubo de Venturi puede manejar flujos que traen consigo gran cantidad de sólidos en suspensión, con la condición de que no sean abrasivos.

La construcción de los tubos de Venturi esta normalizada y se presentan varios tipos según su construcción. La forma típica, que toma la norma ISO-5167 es la mostrada en la figura. La construcción de los tubos Venturi puede realizarse de varias formas y materiales. La norma ISO-5167 toma en cuenta tres tipos de construcción:

• Tubos de fundición en arena. Para diámetros de 100 a 800 mm, y β de 0,3 a 0,75.• Tubos de fundición con la tobera convergente maquinada. Para diámetros de 50 a 250 mm y β de 0,4 a 0,75.• Tubos de chapa soldada. Para diámetros de 200 a 1200 mm y β de 0,4 a 0,7.

Otros tipos de construcción se presentan en la siguiente figura.


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Instrumentación

Límites de uso de las normas ISO-5167 para tubos VenturiLas normas ISO-5167 se pueden utilizar siempre que se cumplan las condiciones siguientes:Tubos de fundición:

• 100 mm ≤ D ≤ 800m• 0,3 ≤ β ≤ 0,75• 2x105 ≤ Re(D) ≤ 2x106

• En estas condiciones el coeficiente de descarga C = 0,984Tubos de fundición maquinada:

• 50 mm ≤ D ≤ 250m• 0,4 ≤ β ≤ 0,75• 2x105 ≤ Re(D) ≤ 1x106

• En estas condiciones el coeficiente de descarga C = 0,995Tubos de lamina soldada:

• 200 mm ≤ D ≤ 1200m• 0,4 ≤ β ≤ 0,7• 2x105 ≤ Re(D) ≤ 2x106

• En estas condiciones el coeficiente de descarga C = 0,985Factor de expansión εEl factor de expansión se puede calcular con la expresión empírica siguiente:


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Instrumentación

( )

−

−

−

−

−

=−

ττ

τββτε

11

11

1

/1

/24

4/2 kk

k

k

kk


Ventajas y desventajas del tubo de VenturiVentajas:

- Alta exactitud, del orden de ± 0.75 %- El mantenimiento que requiere es mínimo.- La caída de presión es pequeña, permitiendo la medición che flujos 60 % mayores que los de la placa de orificio con la misma restricción.- Se puede usar en la medición de grandes flujos.

Desventajas:- Alto costo. El costo de fabricación de un tubo de Venturi es alrededor de 20 veces de una placa de orificio que se use para medir el mismo flujo.- Más difícil de instalar.

Tubo de Dall Es un tubo de Venturi especial. La caída de presión de este elemento es menor que con cualquier otro elemento, pero es mayor que la generada por un tubo de Venturi.

En el cono de convergencia, la entrada es un cono clásico, pero la parte inclinada es más corta. E1 cono de divergencia es más corto que la salida de un tubo de Venturi normal.Debido a la forma del tubo, el flujo se adhiere a sus paredes en toda su extensión, evitando así los remolinos. De esta forma se elimina casi por completo la turbulencia y siendo el cono de salida más corto se recobra rápidamente y casi por completo la caída de presión.El tubo de Dall queda instalado en el interior de la tubería. Como éste no tiene que soportar la presión de la línea, sus paredes no necesitan ser muy gruesas y su costo, por consiguiente, es menor que el de un tubo de Venturi normal.No hay datos de normalización ISO-5167 para este elemento.

Ventajas y desventajas del tubo de DallVentajas:

- El mantenimiento que se requiere es mínimo. - La caída de presión es pequeña.

Desventajas:- Alto costo.- Difícil eje instalar.

La Cuña de FlujoLa cuña es una restricción al flujo en forma de V que se coloca dentro de la tubería. Esta restricción produce una presión diferencial la cual permite medir el flujo en un amplio rango de números de Reynolds.Las tomas de presión son equidistantes viene suministradas por el fabricante junto con el elemento que viene instalado dentro de un tubo corto.No hay datos de normalización ISO-5167 para este elemento.


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Instrumentación

Ventajas y desventajas de la cuña de flujoVentajas

-Puede ofrecer mejor exactitud que los otros elementos de presión diferencial, del orden de ± 0.5 % a f 0.75%- Puede medir flujos con números de Reynolds más bajos que lo que lo pueden hacer con otros elementos.- Puede medir flujos viscosos o flujos con viscosidad variable.- La vida de la cuña es larga aún con fluidos corrosivos.- Puede medir flujos de fluidos corrosivos, abrasivos, y con sólidos en suspensión.- El costo de mantenimiento es bajo.

Desventajas- Su costo inicial es alto.- Su instalación es algo difícil.


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Instrumentación

Instalación de elementos de medición de flujo por reducción de Área

Presiones Diferenciales RecomendadasEn la selección de la presión diferencial que el elemento de restricción producirá para flujo máximo se presentan dos factores importantes a considerara) La presión en la líneab) La caída de presión a través del elemento.Los compromisos entre los factores expuestos se reflejan en la tabla siguiente que relaciona la presión diferencial máxima que el elemento puede admitir con la presión estática en la línea.

Presión diferencial máximamm

c. de a.Pulgadasc. de a.

Presión estática mínima recomendada

mm c. de a y kg/cm2 Pulgadas c. de a. y psig64 2.536* 0 mm c. de a. 0" H20 ga

102 4.019* 127 mm c. de a. 5" H20 ga127 5.000 178 mm c. de a. 7" H20 ga162 6.370 254 mm c. de a. 10" H20 ga254 10.000 508 mm c. de a. 20" H,O ga256 10.099* 508 mm c. de a. 20" H,O ga406 16.000 889 mm c. de a. 35" H20 ga508 20.000 0,14 kg/cm2 2 psig552 21.722 0,14 kg/cm2 2 psig635 25.000 0,7 kg/cm2 10 psig644 25.360 0,7 kg/cm2 10 psig874 34.429 0,7 kg/cm2 10 psig

1270 50.000 1,4 kg/cm2 20 psig1386 54.562 1,7 kg/cm2 25 psig1453 57.210 2,5 kg/cm2 35 psig2196 86.479 3,2 kg/cm2 45 psig2540 100.00 4,2 kg/cm2 60 psig3270 128.73 4,2 kg/cm2 60 psig3481 137.05 4,9 kg/cm2 70 psig5080 200.00 7 kg/cm2 100 psig5518 217.23 7 kg/cm2 100 psig5813 228.86 7 kg/cm2 100 psig7620 300.00 9,8 kg/cm2 140 psig8744 344.26 10,5 kg/cm2 150 psig

10160 400.00 12,6 kg/cm2 180 psig12700 500.00 15,5 kg/cm2 220 psig15240 600.00 18,3 kg/cm2 260 psig17780 700.00 21,1 kg/cm2 300 psig20320 800.00 23,9 kg/cm2 340 psig22860 900.00 26,7 kg/cm2 380 psig25400 1000.00 29,5 kg/cm2 420 psig

*Diferenciales utilizados sólo para gases.**En caudales de gases o de vapores, el diferencial en pulgadas de c. de a. no debe exceder la presión estática

total en psia.


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Instrumentación

Reglas de ubicación de los elementos en la tuberíaPara la instalación de elementos de medición de flujo por reducción de área se debe tomar siempre en cuenta la conexión de cualquier accesorio de tubería que esté antes o después del elemento, como son codos, válvulas, reguladores de presión. Esto debido a que estos instrumentos producen perturbaciones en el flujo y por lo tanto la diferencia de presión producida no será uniforme en toda la sección de la tubería.Por lo general se deben colocar entonces estos elementos en tramos rectos de la tubería, preferiblemente horizontal y ubicada a por lo menos 20D después del último accesorio y 5 diámetros antes del siguiente.Esta última recomendación se puede considerar como general, sin embargo las normas ISO-5167 y algunos fabricantes presentan tablas que permiten seleccionar las longitudes de tubería requeridas según el tipo de instrumento y su tamaño respecto al de la tubería.

Reglas de ubicación de placas orificios en la tubería (según ISO-5167)


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Instrumentación

Reglas de ubicación de toberas de flujo y toberas Venturi en la tubería (según ISO-5167)

Reglas de ubicación de tubos Venturi en la tubería (según ISO-5167)


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Instrumentación

Reglas de instalación de la cuña de flujo en la tubería (según fabricante)

Accesorio Aguas arriba

Aguas abajo Accesorio Aguas

arribaAguas abajo

3 codos acoplados 15D 5D Te 5D 5D2 codos acoplados fuera del plano 10D 5D Y 5D 5D2 codos acoplados en el plano 5D 5D Reducción concéntrica 5D 5D1 codo 5D 5D Expansión concéntrica 5D 5D

Válvula parcialmente abierta 10D 5D

Correctores y direcciónadores de flujoCuando no se respetan estas distancias se altera el coeficiente de flujo y puede producirse error en la medición. La causa de esta condición es que la teoría de de calculo de flujo y la experimentación se basa en el supuesto que el flujo esta totalmente desarrollado cuando pasa por el elemento primario, y después de cualquier accesorio el flujo no se encuentra en esta condición por una distancia relativamente larga. En el caso de no poder respetar estas distancias por razones de espacio se deben usar condicionadores y direccionadores de flujo dentro de al tubería. Los condicionadores permiten acelerar la formación del perfil de flujo desarrollado y los direccionadores permiten direccional el flujo en el sentido de la tubería. Estos pueden tener la forma de aletas paralelas a la dirección de la tubería o ser una serie de tubos de diámetro menor instalados en el interior de esta, tal como se muestran en la figura siguiente.

La función de estos correctores de flujo es alinear la dirección de este con la dirección de la tubería evitando así las turbulencias muy fuertes. Si embargo se debe tener en cuanta que en estos casos la precisión del instrumento disminuye y la caída de presión aumenta.Las normas ISO-5167 hacen referencia a algunos tipos direccionadores de flujo, entre estos podemos citar:

Corrector de 19 tubos Corrector AMCA

Tambien se presentan algunos condicionadotes de flujo entre los que podemos citar Condicionador NOVA de K-Lab Condicionador Zanker


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Instrumentación

Líneas de conexión a la tuberíaEn la instalación de las líneas de conexión entre el medidor de presión diferencial y la tubería hay que tener en cuenta dos situaciones:1) Que el flujo sea un líquido o un gas no condensable.En este caso las líneas de conexión se hacen romo se muestra vil la figura en donde se muestra el caso de tubería horizontal y el caso de tubería vertical o inclinada. En este último la conexión a la toma de menor altura se eleva hasta la toma más alta a fin de evitar introducir una presión extra sobre el medidor.

2) Cuando el fluido es vapor, las líneas de conexión y el cuerpo del medidor de presión tienden a llenarse de condensado, la solución es el uso de cámaras de condensación las cuales acumulan el condensado. Estas cámaras deben de instalarse a mismo nivel ya que de lo contrario resulta una diferencia de altura que se agrega o sustrae de la presión diferencial creada por el elemento. Las cámaras de condensación condensan vapor continuamente y reboza el exceso dentro de la tubería. Estas cámaras son de área suficientemente grande para producir una diferencia de nivel despreciable y se montan horizontalmente conectándolas por medio de niples a la tubería.Si las tomas de presión están a la misma altura (tubería horizontal) automáticamente se mantiene el mismo nivel de condensado sobre ambos lados del medidor. Si la tubería es vertical o inclinada, ambas cámaras de condensación se instalan a la altura de la toma de presión más elevada. La cámara conectada a la toma de presión mas baja debe conectarse con una tubería vertical de suficiente diámetro para permitir el libre contra flujo de vapor condensado.


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Instrumentación

Medición de flujo por disminución de la velocidad hasta ceroEn este tipo de instrumentos se mide la diferencia entre la presión de estancamiento, que se obtiene desacelerando el fluido hasta cero con una toma de presión enfrentada al flujo (P1) y la presión estática que se obtiene con una toma de presión perpendicular al flujo (P0). Esta diferencia es proporcional al cuadrado de la velocidad.En este caso se puede aplicar la ecuación de Bernoulli, y la expresión correspondiente en este caso:

1

211

0

200

22z

gV

gPz

gV

gP ++=++

ρρEn este caso se pueden hacer las siguientes consideraciones:

• La diferencia de cota es nula ya que la toma se puede hacer sobre el mismo plano de referencia

21 zz =• La velocidad del fluido en el punto 1 es cero ya que este se a desacelerado totalmente 01 =V

Por lo tanto la ecuación de Bernoulli queda:

ρ01

20

2PPV −=

ρ01

0 2 PPV −=

En este caso también se pueden introducir un coeficiente de velocidad Cv para tener en cuenta el error en la dirección del flujo, la rugosidad de la tubería etc. En don el valor del coeficiente oscila entre 1.01 y 1.03 y debe ser determinado experimentalmente. Quedando la expresión:

( )ρ

010

2 PPCV v−=

Existen varios instrumentos que pueden medir flujo a partir de este principio, los más conocidos son.

Tubo de PitotEs el instrumento base del método, y consiste simplemente en un tubo que toma la presión de frente al flujo para desacelerarlo hasta cero y tomar así la medida de la presión de estancamiento y otro tubo que toma la presión en un costado de la tubería de forma perpendicular al flujo.El tubo de Pitot mide directamente la velocidad del flujo en el punto en donde se toma el valor de la presión estática y de estancamiento. Por tanto es muy sensible a la irregular distribución de velocidades en la sección transversal de la tubería, por eso su uso está limitado a tramos rectos de tubería y deben tomarse medidas en varios puntos de la sección. El flujo deberá luego calcularse en función del promedio de las velocidades medidas multiplicadas por el área de la sección de tubería.Sin embargo el hecho de poder medir la velocidad en varios puntos de la sección permite reconstruir el perfil de velocidades del fluido. Además el tamaño del instrumento no influye en forma importante en la medida por lo cual al hacer las tomas de medidas se producen caídas de presión muy pequeñas en la tubería.


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P1

P0

Instrumentación

Este instrumento se usa principalmente en la medición de grandes caudales de fluidos limpios con baja pérdida de carga, por ejemplo en la medida de velocidad del aire.

Tubo de Prandtl El tubo de Prandtl es una variante del tubo de Pitot en donde las tomas de presión estática se realizan directamente en el instrumento en vez de hacer otra toma de presión en la tubería, tal como se muestra en la figura. De hecho el tubo de Prandtl es el instrumento que comúnmente se usa para medir velocidad de un fluido, siendo el tubo de Pitot usado principalmente para medir la presión de estancamiento. Pero en la práctica se le suele llamar a este instrumento tubo de Pitot, siendo el nombre de tubo de Prandtl menos conocido.

Como el tamaño de estos instrumentos importa poco para la medida esta se ha normalizado tal como se muestra en la siguiente figura.

De esta construcción normalizada el punto más importante a tomar en cuenta es la distancia en donde se realizan la toma de presión estática, la cual debe ubicarse suficientemente lejos para que el flujo no esté perturbado por el contacto con la punta del tubo. Por las mismas razones la distancia en donde se debe ubicar el tubo que sale perpendicular a la tubería también debe respetar cierta distancia de las tomas de presión.Las otras dimensiones y formas son solo recomendaciones que pueden o no tomarse en cuenta en la construcción. De hecho existen diversas formas posibles para estos instrumentos en donde la variación principal se encuentra en la forma de la punta para que esta afecte en menor medida la dirección del flujo, y así obtener una medida de la presión estática mas precisa.La precisión de estos instrumentos es pequeña y está en el orden del 1.5 al 4%.

Tubo de Prandtl cilíndrico direccionalEste se puede observar en la figura siguiente y consiste en un tubo cilíndrico con dos orificios piezométricos. Los orificios piezométricos están conectados a un manómetro diferencial.Con este instrumento se pude medir tanto el módulo de la velocidad como su dirección.

a) De hecho cuando los dos orificios piezométricos formen un mismo ángulo con la dirección de la velocidad del fluido el diferencial de presión será nulo. Bastará entonces con medir la posición angular de la sonda respecto a una referencia dada para conocer la dirección del flujo.


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Instrumentación

b) Luego haciendo girar la sonda hasta que uno de los orificios piezométricos coincida con la dirección del flujo se obtendrá un valor máximo de diferencia de presión, y se podrá obtener el valor de la velocidad tal como se hace con un tubo de Pitot normal.

Una variante de este instrumento es la sonda esférica, desarrollada por Zijnen, que permite medir la dirección del flujo en forma tridimensional.

Tubo AnnubarEl tubo Annubar es otra variante del tubo de Pitot, el cual posee varios agujeros para la toma de la presión de estancamiento, ubicados en diversos puntos a lo largo de la sección transversal del tubo. Todas estas tomas se unen en el interior del instrumento, de esta manera la presión de estancamiento medida será un promedio de la presión correspondiente a diversas velocidades sobre el perfil de velocidades del fluido. Este instrumento posee una mayor precisión que el tubo de Pitot simple del orden del 1 al 3%. Esto ya que la posición de las tomas de presión esta mejor controlada y se obtiene automáticamente un promedio de la presión de estancamiento en unos puntos determinados en la construcción del instrumento.Sin embargo tiene la desventaja de no poder utilizarse para determinar el perfil de velocidades.La pérdida de carga que produce es pequeña y se emplean en la medida de pequeños y grandes caudales de líquidos y gases.


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P1

P0

Instrumentación

Medidores de flujo por variación de áreaEstos instrumentos trabajan también utilizando el efecto de una caída de presión en la tubería que se produce por una reducción de área que en este caso será variable. En efecto en estos instrumentos existirá un orificio anular cuya área es variable y una caída de presión relativamente constante, por lo tanto el flujo será proporcional a la apertura anular por la que pasa el fluido. El instrumento más conocido que utiliza este principio es el rotámetro.

El RotámetroEste consiste en un flotador cilíndrico, más denso que el fluido, colocado dentro de un tubo cónico vertical con el área menor abajo y el área mayor arriba. Al pasar el flujo de abajo hacia arriba levanta el flotador con lo cual la posición de este será proporcional al flujo.Para calcular la relación entre la posición del flotador y el flujo que pasa por el instrumento se aplica la ecuación de Bernoulli entre el punto 1 ubicado debajo del flotador y el punto 2 ubicado encima del flotador:

2

222

1

211

22z

gV

gPz

gV

gP ++=++

ρρComo la diferencia de cota es pequeña ( 21 zz ≈ ) la ecuación queda:

ρ122

22

1 2 PPVV −=−

Considerando que sobre el fondo del flotador actúa la presión de estancamiento y que la presión hacia abajo es la presión estática, se puede escribir la ecuación de equilibrio estático siguiente:

Peso

encimapresión

de Fuerza

2

empujedebajopresión de Fuerza

21

1 2 fffff PAg

VPA γγγ VV +=+

+

Y la ecuación de continuidad es:

2211 AVAVQ ==Donde:

V1 y V2 : velocidad del frluido en los puntos 1 y 2P1 y P2: presión en los puntos 1 y 2Vf: volumen del flotadorAf: Aárea de la sección transversal del flotadorγf: Peso específico del flotadorγ: Peso específico del líquidoA1 y A2: área de paso del flujo en los puntos 1 y 2

De estas tres ecuaciones podemos obtener la expresión siguiente para el flujo a través del rotámetro:

−= 12

2 γγ f

fc A

gACQ

Donde Cc es el coeficiente de contracción cuyo valor esta entre 0.6 y 0.8 y depende del diseño del instrumento.Si el tubo es cónico entonces:

axdd f +=Donde:

d: diámetro interior del tubodf: diámetro del tubo a la entrada


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Instrumentación

a: factor de longitud de escala αtan2=a ; α ángulo que forma el cono del tubo con la vertical.x: Posición o altura del flotador.

Si adicionalmente se considera que el diámetro del flotador es igual al diámetro del tubo a la entrada, con lo cual se cumple que para un flujo cero el área de paso del flujo es cero, la ecuación para el caudal será:

−

+= 1

222

γγ

π f

f

ff

fc A

dgx

daxCaQ

V

En esta ecuación aparece un término cuadrático entre el flujo (Q) y la posición del flotador (x), sin embargo la calibración de este instrumento es muy cercana a lo lineal ya que para valores prácticos de a y df predomina el término lineal. En la práctica los tubos no se construyen exactamente cónicos para eliminar la pequeña no linealidad que aparece.

Elementos del rotámetroLos principales elementos del rotámetro se ilustran en la figura siguiente, y estos son:

El tubo de mediciónEste tiene una forma de cono truncado, que por lo general se modifica ligeramente para obtener una relación lineal exacta.El ángulo (α) del tubo suele ser pequeño del orden de los 2 a 3º, lo cual hace despreciable el factor de escala (a) en la ecuación.

Casi todos los tubos de los rotámetros llevan por dentro guías que permiten que el flotador se mantenga

centrado. Esto ya que un movimiento irregular no centrado del flotador puede producir errores en la medida y en todo caso una difícil lectura de su posición.

Estas guías pueden ser de dos tipos. La forma más común es el uso de canales sobre las paredes del tubo de medición con el fin

de guiar al flotador por sus costados. La siguiente figura ilustra esta opción.Otras veces el flotador está perforado y el tubo lleva una guía central en forma de un eje fino sobre el cual desliza el flotador.Según el material con que se fabrica el tubo el rotámetro puede ser:

• De visión directa en cuyo caso el material del tubo suele ser vidrio, que puede o no resistir altas temperaturas (Pirex), o cualquier otro material transparente como acrílico. Tal es el caso del instrumento mostrado en la figura donde se ilustran las partes del rotámetro. Estos se utilizan cuando:

o En tuberías de pequeño diámetro (entre 3/8" y 3/4")


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SelloTope

Tubo de mediciónEscala

Flotador

SelloTope

Flotador

Secciones transversales del tubo de medición

Tope del tubo

Fondo del tubo

Instrumentación

o Donde la presión del fluido no es excesiva (máx. alrededor de 550 psi)o El fluido no es muy oscuro u opaco que dificulte la visión del flotador o El fluido fluye libremente a temperatura ordinariao La capacidad no es excesiva

• De visión indirecta, en cuyo caso el material de l tubo puede ser metálico y la medida de la posición del flotador debe hacerse conectando el flotador al exterior, ya sea para una medida directa como es el caso del rotámetro con barra de extensión (mostrado en la figura siguiente) o con cualquier otro método de transmisión. Se utilizan

o Cuando hay la posibilidad de presiones pico en el fluido (líquidos), ya que de utilizarse el rotámetro de lectura directa el vidrio podría romperse

o Cuando existe la posibilidad de que el vidrio se rompa por golpes o vibraciones, produciéndose una fuga en el fluido el cual es peligroso.

o Cuando se requiere acoplamiento de un transmisor para generación de señales.Las ventajas de este tipo de rotámetro son:

o La cámara de visión se puede hacer de un diámetro suficientemente pequeño para soportar altas presiones

o Para la mayoría de los servicios de gas se dispone de bajos costos de diseño o La barra de extensión facilita la utilización de varios tipos de transmisores o Para presiones muy elevadas del fluido, el tubo de medición puede ser metálico.

El FlotadorEl flotador de un rotámetro es un elemento que tienen formas variadas y se fabrican de diversos materiales, según el fluido a medir.El material de fabricación debe cumplir con una serie de criterios a saber:

• Ser más pesados que el fluido del proceso• Resistir convenientemente a la corrosión• Permitir un buen deslizamiento sobre las guías.

En función de esto los materiales más utilizados son acero inoxidable, monel y níquel. Si embargo es también posible conseguir flotadores de latón o bronce y en algunos casos de materiales compuestos. Este último sobre todo cuando se trata de medición de flujo de aire, por tener éste de baja densidad.En los rotámetros se utilizan flotadores de formas diversas, ésta determina la influencia de los cambios de viscosidad del fluido en el comportamiento del rotámetro; puesto que el coeficiente de descarga esta influenciado por la viscosidad del fluido. Las formas más comunes son:Flotador esférico (1): Para bajos caudales y poca precisión, con una influencia considerable de la viscosidad.Flotador cilíndrico con borde plano (2): Para caudales medios y elevados con una influencia media de la viscosidad.Flotador cilíndrico con borde saliente, con la cara inclinada de frente al flujo el flujo (3): Con una menor influencia de la viscosidad del fluidoFlotador cilíndrico con bordes salientes contra el flujo (4): Es el que presenta la menor influencia de la viscosidad del fluido.La figura muestra como influye la viscosidad del fluido sobre el coeficiente de descarga del rotámetro.


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Instrumentación

EscalaLa escala puede venir grabada sobre una regla metálica la cual se monta lateralmente con el tubo de medición. O directamente sobre el propio tubo.La escala del rotámetro es casi lineal, especialmente si el ángulo del cono es pequeño (de 2 a 3°).

Características del RotámetroLinealidad: El flujo es proporcional al área, por lo que la escala es casi lineal, especialmente si el ángulo del cono es pequeño. Un rotámetro típico tiene una escala que se aleja de lo lineal en un 5 %.Exactitud: Esta varía con la longitud de la escala y el grado de calibración. Es común una exactitud de ± 2% de la escala completa.Repetibilidad: Es excelenteCapacidad: Los rotámetros son los instrumentos más comúnmente utilizados en la medición de pequeños flujosVentajas:

• Se pueden obtener lecturas locales del flujo y en forma de señales. • La escala es casi lineal.• No requieren gran longitud de tubería antes y después del medidor. • Son resistentes a fluidos corrosivos

Desventajas:• Son sensibles a los cambios de viscosidad del fluido. • El tubo de virio es poco resistente.• Para rotámetros de mas de 4" el costo es elevado.


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