Medición de Caudal

Tubo Venturi

El Tubo Venturi consta en sus extremos de dos entradas con una boquilla. El fluido pasa por la boquilla, que generalmente se hace de una sola pieza fundida y físicamente tiene los siguientes elementos:

• Una sección aguas arriba de igual diámetro que la tubería y provista de un anillo de bronce con una serie de aberturas piezométricas para medir la presión estática en esa sección.
• Una sección cónica convergente; una garganta cilíndrica provista también de un anillo piezométrico de bronce.
• Una sección cónica con una divergencia gradual hasta alcanzar el diámetro original de la tubería. Los anillos piezométricos se conectan a uno y otro extremo, respectivamente, de un manómetro diferencial.

El tamaño del tubo Venturi se especifica mediante el diámetro de la tubería en la cual se va a utilizar y el diámetro de la garganta, por ejemplo, un tubo Venturi 6’’x4’’ se ajusta a una tubería de 6’’ y tiene una garganta de 4’’ de diámetro.

Para que se obtengan resultados precisos, el tubo Venturi debe estar precedido por una longitud de al menos 10 veces el diámetro de la tubería.

Al escurrir el fluido de la tubería a la garganta, la velocidad aumenta notablemente y la presión disminuye. El gasto transportado por la tubería, en el caso de un flujo incomprensible, está en función de la lectura en el manómetro.

El tubo Venturi tiene distintas aplicaciones. Se utiliza en los motores como parte importante de los carburadores y en sistemas de propulsión.

Otras características:

• Se usa cuando es importante limitar la caída de presión.
• Consiste en el estrechamiento gradual cónico y una descarga con salida también suave.
• Se usa para fluidos sucios y ligeramente contaminados.

Placa Orificio

La placa orificio consiste en una placa perforada que se instala en la tubería. El orificio que posee es una abertura cilíndrica o prismática a través de la cual fluye el fluido. El orificio es normalizado; las características de este borde son que el chorro que este genera no toca la pared del orificio a la salida.

El caudal se puede determinar por medio de las lecturas de presión diferenciales. Dos tomas conectadas en la parte anterior y posterior de la placa captan esta presión diferencial.

Tipos de Placas Orificio:

• Placas concéntricas: Sirven para líquidos (el orificio está en el centro).
• Placas excéntricas: Sirven para los gases donde los cambios de presión implican turbulencias que limpiarán (para que no se aglomeren partículas) el lado de alta presión, evitando errores en la medición.
• Placas segmentadas: Las partículas en suspensión implican turbulencias; y con el fin de evitar arrastres de sólido o gases que pueda llevar el fluido, la placa incorpora un orificio de purga. Entre los diversos perfiles de orificio que se utilizan, se pueden destacar los siguientes: “de canto vivo”, “de cuarto de círculo” y “de entrada cónica”.

Ecuación de Bernoulli

La Ecuación de Bernoulli es una de las más útiles y famosas en la mecánica de fluidos y su principio físico es utilizado para medir caudal. El teorema de Bernoulli establece que la energía mecánica de un fluido, medida por energía potencial gravitacional, la cinética y de la presión, es constante.

Tubo de Pitot

El Tubo de Pitot es la forma más antigua de medir la presión diferencial y de conocer la velocidad de circulación de un fluido en una tubería. Consiste en un pequeño tubo con la entrada orientada en contra del sentido de la corriente del fluido. La velocidad del fluido en la entrada del tubo se hace nula, al ser un punto de estancamiento, convirtiendo su energía cinética en energía de presión, lo que da lugar a un aumento de presión dentro del tubo de Pitot.

Son instrumentos sencillos, económicos y disponibles en un amplio margen de tamaños. Si se usan adecuadamente pueden conseguirse precisiones moderadas y, aunque su uso habitual sea para la medida de la velocidad del aire, se usan también, con la ayuda de una técnica de integración, para indicar el caudal total en grandes conductos y, prácticamente, con cualquier fluido.

Características:

• Mide la velocidad en un punto.
• Sus ventajas son la escasa caída de presión y bajo precio, siendo por ello una buena elección para tuberías de gran diámetro y para gases limpios.
• Consiste en un tubo de pequeño diámetro que se opone al flujo, con lo que la velocidad en su extremo mojado es nula.

Funcionamiento:

El orificio del tubo de Pitot toma la presión total y la conduce a la conexión en la sonda de presión. La presión estática pura se toma desde una parte lateral y se conduce a la conexión. La presión diferencial resultante es una presión dinámica que depende de la velocidad y que es analizada e indicada.

Fórmula:

Una vez obtenida la diferencia de presiones y el cálculo de la velocidad del fluido según la fórmula del tubo de Pitot, es posible, a través de la ecuación de Bernoulli, determinar el caudal total que pasa a través del fluido.