Cálculo de Caudal y Tipos de Caudalímetros: Principios y Aplicaciones

Cálculo de Caudal en Medidores de Carga Variable

A continuación, se abordarán los principios fundamentales para el cálculo del caudal en medidores de carga variable, así como las características y diferencias entre diversos tipos de caudalímetros.

1. Principios del Cálculo de Caudal

a) ¿En qué se basa la fórmula para calcular el caudal en los medidores de carga variable?

La fórmula se basa en la ecuación de continuidad y la ecuación de Bernoulli.

b) ¿Qué se debe hacer antes para realizar el cálculo en estos medidores?

Antes de calcular el caudal, se debe medir el Delta H, que se sustituye en la ecuación de Delta de Presión (Densidad * gravedad * Delta H). Con esto, se obtiene el Delta de presión, que a su vez se sustituye en la ecuación de medidores de carga variable para obtener V2. Al multiplicar V2 por la sección, se obtiene el caudal.

c) ¿Qué es el Cd y para qué sirve?

El Cd es el coeficiente de descarga y tiene en cuenta la fricción que se produce en la obstrucción. Se utiliza en medidores de carga variable, como el tubo de Venturi, el tubo de Pitot y la brida orificio. El Cd adimensional se introduce en los equipos para calibrarlos y considera los posibles errores del análisis aproximado (fluido ideal).

2. Características de los Caudalímetros

A continuación, se relacionan los caudalímetros con sus características:

a) Poseen gran pérdida de carga

• Turbina
• Brida orificio: Debido a que el fluido sale libre, se genera mayor turbulencia y, a su vez, mayor pérdida de carga.

b) Recuperan gran parte de la presión

• Tubo de Venturi: El ángulo del difusor es pequeño, lo que evita la separación de la capa límite y minimiza la fricción.

c) Los afecta los fluidos sucios

• Tubo de Pitot
• Rotámetros
• Medidores de corriente
• Desplazamiento positivo

d) No poseen pérdida de carga

• Ultrasónicos
• De flujo magnético: Utilizan ondas ultrasónicas y campos magnéticos que no obstruyen el paso del flujo.

e) Son especiales para trabajar líquidos viscosos

• Placa orificio
• Tubo de Venturi: No poseen engranajes, ventiladores, etc., por lo que los líquidos viscosos no los empastan ni los rompen.

f) No necesitan E.E para su medición

• Desplazamiento positivo
• Placa orificio
• Venturi
• Tubo de Pitot
• Rotámetro
• Medidores de corriente: El ingreso del fluido al medidor impulsa el mecanismo.

g) Para detectar el caudal usa pulsos magnéticos

• Desplazamiento positivo
• De turbina

3. Tiempo en Tránsito vs. Efecto Doppler

Diferencias:

• El efecto Doppler trabaja con líquidos sucios, mientras que el tiempo en tránsito lo hace con líquidos limpios.
• En el efecto Doppler, se mide la desviación de las pulsaciones ultrasónicas por burbujas o materia en suspensión (sólidos) del fluido. En cambio, los de tiempo en tránsito miden la velocidad que tarda la pulsación en atravesar el fluido.

Similitudes:

• Ambos no poseen pérdida de carga.
• Ambos son costosos y necesitan energía eléctrica para su funcionamiento.

4. Tomas de Presión en Placas Orificio y Bridas

Tipos de toma:

• A la brida: Distancia de la toma anterior: 1'', distancia de la toma posterior: 1''
• De vena contracta: 1D (diámetro de la tubería) - 0.3 a 0.8 diámetro de la tubería
• A la tubería: 2.5 * D nominal de tubería - 8D nominales de la tubería