Instrumentacin de Medicin de Caudales

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Describe algunos instrumentos que se utilizan para medir los caudales.

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Instrumentacin o medicin de caudalesLos instrumentos para medir caudales se llaman caudalmetros, siendo la caracterstica esencial de todos ellos, en contraposicin a los instrumentos volumtricos, el ser un instrumento que mide el flujo instantneo o caudal que puede variar de un momento a otro.Los caudales se pueden medir en flujo cerrado o tuberas o en flujo abierto o canales. A este ltimo caso se refiere tambin el caso en que el caudal que circula en un conducto cerrado sale al exterior para su medicin.Caudalimetros de flujo cerradoLos caudalmetros ms importantes de esta clase pueden reunirse en dos grupos: caudalimetros de rea de paso constante y caudalimetros de rea de paso variable. El primer grupo es con mucho el ms importante. Adaptando a un caudalmetro un integrador se obtiene el flujo total o volumen que ha circulado por la tubera.Caudalmetros de rea de paso constanteTodos los instrumentos de esta clase constan esencialmente de dos elementos: un elemento deprimgeno, es decir, un elemento que provoca una cada de presin, y un manmetro diferencial, que mide esta ltima. Caracterstico de estos instrumentos es que el caudal es proporcional a la raz cuadrada de la cada de presin provocada por el elemento deprimgeno y es preciso extraer esta raz cuadrada para medir el caudal. Por eso los instrumentos estndar para medir el caudal a partir de la depresin son los manmetros diferenciales de raz cuadrada, que son aquellos manmetros diferenciales que se incorporan un elemento que extrae la raz cuadrada y da la lectura directamente en unidades de flujo.Tubo de Venturiel tubo de Venturi es un elemento deprimgeno, cuya funcin es provocar una diferencia de presiones. Siendo el caudal Q una funcin de dicha diferencia, midiendo esta se puede calcular el valor de Q. Se mide la diferencia de presiones entre la seccin 1, aguas arriba de la parte convergente, y la seccin 2, garganta del Venturi, utilizando un solo manmetro diferencial.Despreciando en primera aproximacin las perdidas, la ecuacin de Bernoulli en la forma escrita entre las secciones 1 y 2 nos dar:

La ecuacin de continuidad entre las mismas secciones 1 y 2 nos dar:

Toberas de medidaLas toberas en general son conductos convergentes en la direccin del flujo que producen un aumento de velocidad y una disminucin de la presin. Se utilizan tambin para medir caudales.Esquema de una tobera de medida, en donde se han dibujado tambin las lneas de corriente. Como se ve, una tobera de medida no es ms que un Venturi al que le faltan la parte divergente. Es por tanto ms econmica que un Venturi; pero tiene ms perdidas y es ms cara en su funcionamiento.Caudalimetros de rea de paso variableLos ms importantes de este tipo son los rotmetros. Los rotmetros constan esencialmente de un tubo cnico vertical abierto por arriba de vidrio, metal o de plstico, en cuyo interior puede moverse libremente arriba y abajo un flotador. Al circular el lquido de abajo arriba el flotador ocupa una posicin tal que las tres fuerzas verticales que actan sobre el mismo. A saber, el peso hacia abajo, el empuje hidrodinmico y la resistencia, ambas hacia arriba, estn en equilibrio. Al aumentar el caudal la presin dinmica sobre el flotador aumenta y este sube; pero al mismo tiempo el rea de paso aumenta con lo que la presin dinmica disminuye, establecindose de nuevo el equilibrio, pero a una altura mayor. Con instrumentos de este tipo pueden medirse caudales desde 0.1 dm/h hasta 100m/h. El instrumento se adapta a la medicin de caudales con lquidos y gases.Caudalimetros electromagnticosEl fundamento es la ley de la induccin electromagntica de Faraday: el voltaje inducido entre dos puntos de un conductor que se mueve cortando en ngulo recto las lneas de flujo de un campo magntico es proporcional a la velocidad del conductor.

Caudalmetro electromagntico BrooksCaudalmetro de ultrasonidoConstan de un trozo de tubera que se embrida en la tubera principal por la que circula el lquido. Est dotado de dos centros emisores de radiaciones ultrasnicas y de dos centros receptores: el centro emisor, l, irradia en la direccin de la velocidad, v, de fluido; mientras que el centro 2 lo hace en sentido contrario. Uno y otro rayo forman un ngulo B con v. la radiacin l se transmite a mayor velocidad que la 2. Las velocidades c1 y c2 se calculan con el aparato. Dada la distancia l entre el emisor y receptor. Se tendr:C1= c0+ v sen Bc2= C0 v sen B

De donde y finalmente en caudal ser: