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Principios de Medición de Flujo: Introducción Caudalímetros de presión diferencial

03 Septiembre 2010

 

El caudal es la variable que se mide con más frecuencia en la industria hoy en día. Agua, gas natural, vapor, petróleo, sustancias químicas, aguas residuales y corrientes de proceso son sólo algunos de los fluidos que se miden rutinariamente todos los días. Las muchas publicaciones periódicas, informes y libros que aparecen anualmente sobre esta materia, son un indicativo de la importancia que ha adquirido la medición de caudales.

No hay una única tecnología que satisfaga todas las múltiples aplicaciones; se dispone, en cambio, de cientos de diseños, basados principalmente en una decena de principios de funciona¬miento. Cada tecnología o diseño presenta sus beneficios y ventajas particulares. Tomadas en conjunto, todas estas tecnologías cubren el diverso ámbito de condiciones de funcio¬namiento que se puedan dar en cualquier planta de procesos.

 

 

La norma BS EN 7405 trata de la clasificación, la selección y las reglas de optimización de la selección para caudalímetros en sistemas cerrados de tuberías. Esta norma propone 10 grupos básicos que clasifican todas las formas de medición de caudales (véase la tabla). Los números más bajos (columna izquierda) representan las técnicas más antiguas. Es intere¬sante observar que las técnicas más antiguas se basan en la extracción de energía del fluido, mientras que las técnicas más modernas añaden energía al fluido. Hoy en día se tiende al empleo de caudalímetros sin partes móviles, pues abarcan campos de valores de medida más amplios, requieren menores caídas de presión, y - por encima de todo su desgaste es mínimo.

 

La tabla siguiente añade dos grupos de más que representan los contadores para aplicaciones con flujos de sólidos y los contadores para aplicaciones en canales abiertos. Aunque la norma BS EN 7405 no los incluye, en este manual los vamos a tratar.

 

Clasificación de caudalímetros según la norma BS EN 7405 (Britisfa Standard)

 

Grupo

Descripción

Categoría

(... energía)

1

Contadores de presión diferencial (PD)

extrae

2

Otros contadores PD (VA, Pitot, etc.)

extrae

3

Contadores volumétricos

extrae

4

Contadores de turbina

extrae

5

Contadores de vortex

extrae

6

Contadores electromagnéticos

añade

7

Contadores por ultrasonidos

añade

8

Contadores de caudal másico de efecto Coriolis

añade/extrae

9

Contadores térmicos

añade

10

Otros tipos

añade/extrae

11

Contadores de ñujos sólidos

añade/extrae

12

Contadores para canal abierto

extrae

 

 

La tabla anterior establece una diferencia entre dos tipos básicos de contadores:

 

- Los que extraen energía del fluido.

- Los que añaden algo al fluido para deducir la velocidad del caudal a partir de la propiedad añadida.

 

Una extracción de energía lleva asociada una caída de presión. La mayoría de contadores pertenecen a esta categoría. Al añadir energía, la caída de presión, si se produce, es mínima (distinta que la producida por los efectos de rozamiento). Los métodos de extracción de energía consisten en colocar en la corriente un estrangulamiento, un cuerpo sólido o un rotor. Éstos convierten la energía potencial del fluido en energía cinética que se emplea para decidir la velocidad del caudal.

 

En el segundo tipo de métodos (los que añaden energía), la energía puede introducirse en forma de flujo magnético (caudalímetro magnético), de ondas sonoras (caudalímetro de ultrasonidos), o de calor (caudalímetro térmico para caudal másico). El fluido reacciona ante ese incremento de energía, y ese cambio permite deducir o medir el caudal.

 

Multiples flujometros de diferentes principios de medicion

 

Caudalímetros de presión diferencial

 

Nacido en Groningen, Holanda, hace más de 200 años, el científico de familia suiza Da¬niel Bernoulli (1700-1782) estableció la base teórica para este método al desarrollar algunos de los principios de circulación de fluidos.

 

Todos los caudalímetros de presión diferencial, comúnmente llamados "contadores PD", utilizan la diferencia de presión provocada por elementos primarios como placas orificio, toberas, tubos Venturi, tubos Pitot, etc. Esta presión diferencial se deriva hacia un paso reducido (no en el tubo Pitot), donde la presión se mide y a partir de ella se puede determina la velocidad del caudal para un fluido de densidad constante.

 

El diseño y el cálculo diferencial fueron mejorando a pasos de gigante a medida que se iban obteniendo nuevos resultados tras décadas de investigación, se publicaban descubri¬mientos fundamentales y continuaba el trabajo de estandarización. Los dispositivos de presión diferencial todavía representan una gran proporción de los caudalímetros vendidos en todo en mundo. Disponibles en una amplia variedad de modelos y tamaños, los caudalímetros de presión diferencial constituyen en general un medio económico y fiable de medir caudales de gases, líquidos y vapor. Los dos diseños principales más comunes en las aplicaciones industriales actuales son de dos tipos:

 

- Paso reducido (placas orificio, toberas, tubos Venturi)

- Tubos Pitot

 

José Carlos Villajulca

Soy un apasionado ingeniero especializado en Control, Automatizacion e Instrumentación Industrial. Con mas 9 años de experiencia desarrollando proyectos y manteniendo sistemas de control en diversas plantas industriales. Soy director y webmaster de InstrumentacionyControl.NET y de MyAutomationClass.com. Cualquier consulta o comentario lo puedes hacer en la parte de abajo y escribiendo nuestro foro: http://instrumentacionycontrol.net/foros/.

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