354-MEDICION-DEL-FLUJO-DE-AGUA-RESIDUAL-A-PRESION-EN-TUBERIAS--A-TRAVES-DE-UN-TUBO-DE-PITOT-CON-INYECCION-DE-AIRE

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“MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA 
RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, 
A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT 
CON INYECCIÓN DE AIRE” 
T    E     S     I     S 
Que para obtener  el titulo de 
INGENIERO CIVIL 
Presenta: 
HERNÁNDEZ SÓSOL MARCO FERNANDO 
INSTITUTO  POLITECNICO  NACIONAL 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA 
UNIDAD PROFESIONAL ZACATENCO 
Asesor de tesis: M. en C. Lucio Fragoso Sandoval. 
México, D. F., Abril del 2006.
A QUIEN SIEMPRE ME APOYÓ PARA LOGRAR ESTO, 
EN LAS BUENAS Y EN LAS MALAS: KARLITA. 
A QUIENES QUIERO Y RESPETO: MI HERMANO 
OSCAR Y MI HERMANA LENY. 
DEDICO ESTE TRABAJO A QUIENES DEBO LA 
VIDA Y ME OFRECIERON SU APOYO 
INCONDICIONAL PARALOGRAR MIS LOGROS: 
CATA YCHANO (MIS SUPER PADRES). 
A LA INSTITUCIÓN: POR PERMITIRME FORMAR PARTE 
DE SUS FILAS YBRINDARME ESTE INVALUABLE LOGRO: 
MI EDUCACION PROFESIONAL. 
A MIS SINODALES; Y EN ESPECIAL AL M. C. LUCIO 
FRAGOSO, QUIEN SIN SU DESINTERESADO APOYO 
HIZO POSIBLE LA REALIZACIÓN DE ESTE TRABAJO.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
INDICE 
GLOSARIO.............................................................................................................. 3 
RESUMEN. ............................................................................................................. 6 
ANTECEDENTES. .................................................................................................. 7 
JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO. ........................................................................... 8 
OBJETIVOS. ........................................................................................................... 9 
INTRODUCCIÓN. ................................................................................................. 10 
1.­ GENERALIDADES........................................................................................... 12 
1.1 MACROMEDICIÓN...................................................................................... 14 
1.2  CLASIFICACIÓN DE MACROMEDIDORES. ............................................. 15 
1.3. MEDIDORES DE CAUDAL EN CONDUCTOS A PRESIÓN. ..................... 16 
1.3.1 MEDIDORES DE VELOCIDAD. ............................................................ 16 
1.3.1.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO............................................. 16 
1.3.1.2. DEFINICIONES USADAS EN MEDIDORES DE VELOCIDAD ..... 16 
1.3.1.3. SELECCIÓN DE MEDIDORES DE CAUDAL TIPO VELOCIDAD. 18 
1.3.2. TIPOS DE MEDIDORES DE VELOCIDAD. ......................................... 20 
1.3.2.1 MEDIDORES TIPO WOLTMANN................................................... 20 
1.3.2.2 MEDIDOR DE HÉLICE O PROPELA. ............................................ 21 
1.3.2.3 MEDIDOR TIPO CARRETE. .......................................................... 22 
1.3.2.4. MEDIDOR TIPO TURBINA............................................................ 23 
1.3.2.5 MEDIDOR TIPO MICROMOLINETE. ............................................. 24 
1.3.3. MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL. ....................................... 26 
1.3.4. SELECCIÓN DE LOS MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL. ... 28 
1.3.5.  TIPOS DE ELEMENTOS PRIMARIOS DEPRIMÓGENOS................. 29 
1.3.5.1 MEDIDOR TIPO VENTURI............................................................. 29 
1.3.5.2 MEDIDOR TIPO DALL.................................................................... 33 
1.3.5.3. MEDIDOR TIPO TOBERA............................................................. 34 
1.3.5.4. MEDIDOR TIPO PLACA DE ORIFICIO......................................... 36 
1.3.6. MEDIDOR DE TUBO DE PITOT SIMPLEX.......................................... 41 
1.3.6.1.­ DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE HIDROMETRÍA TIPO PITOT Y 
SUS ACCESORIOS. .................................................................................. 42 
1.3.6.2.­ VÁLVULA DE INSERCIÓN........................................................... 45 
1.3.6.3.­ MÁQUINA INSERCIONADORA. .................................................. 47 
1.3.6.3.1. INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DE LA MÁQUINA 
INSERCIONADORA. .................................................................................. 48 
1.3.6.4.­ VARILLA CALIBRADORA. ........................................................... 51 
1.3.6.5.­ INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DE UN TUBO DE PITOT 
SIMPLEX. ................................................................................................... 54 
1.3.6.6.­ MANÓMETRO DE PRESIÓN DIFERENCIAL .............................. 55 
1.3.6.7.­ LÍQUIDOS MANOMÉTRICOS...................................................... 59 
1.3.6.8.­ REGISTRADOR DE VELOCIDAD SIMPLEX. .............................. 60 
1.3.6.9­ REGISTRADOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL CON CÉLULAS 
TIPO DRI­FLO O BARTON. ....................................................................... 62 
1.3.6.10.­ PROCEDIMIENTO PARA EL AFORO CON EQUIPO DE 
PITOMETRÍA.............................................................................................. 63 
1.3.7. MEDIDOR TUBO DE PITOT COLE. .................................................... 65 
1.3.8. MEDIDOR TUBO DE PITOT MODIFICADO ANNUBAR...................... 66
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
1.3.9. MEDIDOR ULTRASÓNICO.................................................................. 69 
1.3.10. MEDIDOR ELECTROMAGNÉTICO................................................... 72 
1.4 MANTENIMIENTO DE MACROMEDIDORES. ............................................ 75 
1.4.1. MANTENIMIENTO CORRECTIVO. ..................................................... 75 
1.4.2. MANTENIMIENTO PREVENTIVO. ...................................................... 75 
1.4.3. MANTENIMIENTO PREVENTIVO PARA MACROMEDIDORES TIPO 
VELOCIDAD. ................................................................................................. 76 
1.4.4. EVALUACIÓN Y AJUSTE DE LOS MACROMEDIDORES TIPO 
VELOCIDAD. ................................................................................................. 77 
1.4.5. MANTENIMIENTO PREVENTIVO EN MACROMEDIDORES TIPO 
PRESIÓN DIFERENCIAL. ............................................................................. 77 
1.4.6. MANTENIMIENTO PREVENTIVO PARA MACROMEDIDORES TIPO 
ULTRASÓNICO Y ELECTROMAGNÉTICO. ................................................. 78 
2.­ METODOLOGÍA. ............................................................................................. 79 
3­ DESARROLLO EXPERIMENTAL. .................................................................... 80 
3.1 ADECUACIÓN DE LA INSTALACIÓN......................................................... 82 
ARREGLO DE LA INSTALACIÓN BANCO DE TUBERÍAS............................... 82 
3.2 PRUEBAS PRELIMINARES DE LABORATORIO ....................................... 84 
3.2.1 EVALUACIÓN Y ANÁLISIS EN GABINETE DE LAS PRUEBAS 
PRELIMINARES............................................................................................. 85 
3.3 PRUEBAS DEFINITIVAS DE LABORATORIO............................................ 87 
4­ RESULTADOS.................................................................................................. 88 
TABLA 2. RESUMEN DE RESULTADOS (CVA) .................................................. 89 
TABLA 3. ANÁLISIS ESTADÍSTICO..................................................................... 91 
GRÁFICAS DE RESULTADOS............................................................................. 92 
5­ CONCLUSIONES. ............................................................................................ 93 
6.­ BIBLIOGRAFÍA. ............................................................................................... 94 
ANEXO 1.­ REPORTE FOTOGRÁFICO. .............................................................. 95 
ANEXO 2.­ BITÁCORA DE ENSAYOS DEFINITIVOS........................................ 100
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN ENTUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
GLOSARIO. 
Aforo.­ Es  la operación de campo o de  laboratorio que  tiene como  fin  realizar el 
cálculo del caudal que escurre por una sección de un conducto. 
Bobina.­  Cilindro  de  hilo  conductor  devanado,  con  diversas  aplicaciones  en 
electricidad. 
Campo  magnético.­  Campo  de  fuerzas  creado  por  cargas  eléctricas  en 
movimiento, que se manifiesta por la  fuerza que experimenta una carga eléctrica 
al moverse en su interior. 
Carga de posición.­ Es la energía potencial, que expresa la altura con respecto a 
un plano de referencia. 
Carga de  presión.­ Es  la  energía  correspondiente  al  trabajo mecánico  ejecutado 
por las fuerzas debidas a la presión. 
Carga de velocidad.­ En fluidos, es la energía cinética de toda la vena líquida. 
Caudal.­ El caudal se define, como el volumen del líquido que pasa por unidad de 
tiempo en una sección normal de una corriente de dicho líquido. 
Computador.­ Aparato o máquina electrónica que se utiliza para computar. 
Corriente  alterna.­  Aquella  cuya  intensidad  varía  periódicamente  y  cambia  de 
dirección, pasando alternativamente por valores positivos y negativos. 
Corrosión.­ Pérdida de un metal debido a una reacción química entre el metal y su 
medio ambiente. Es un proceso de la transformación en el cual el metal pasa de 
su forma elemental a una forma combinada (compuesta). 
Densidad.­  Relación  de  la  masa  entre  el  volumen  de  un  cuerpo  o  de  una 
sustancia. 
Desviación estándar.­ Diferencia numérica entre cada número de un conjunto de 
valores y la media aritmética de ellos. 
Diámetro nominal.­ Es el número con el cual se conoce comúnmente  el diámetro 
de una tubería, aunque su valor no coincida con el diámetro real interno. 
Drenar.­ Evacuar el agua de un sistema o conducto. 
Ecuación de Bernoulli.­ Es la ecuación de conservación de la energía, que indica 
que en un fluido en movimiento sometido a la acción de la gravedad, la suma de
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las  alturas  geométrica,  manométrica  y  cinética  es  constante  para  los  diversos 
puntos de una línea de corriente. 
Ecuación  de  continuidad.­  Es  la  ecuación  de  conservación  de  la  masa.  De  la 
ecuación de continuidad se deduce que las velocidades medias de un flujo líquido 
son inversamente proporcionales a sus respectivas secciones. 
Electrodo.­ Cada uno de los dos conductores utilizados en una electrolisis. 
Energía  cinética.­  La  energía  cinética  es  una  forma  de  energía  debida  al 
movimiento de los cuerpos. Equivale al trabajo que es necesario realizar para que 
el cuerpo pase del estado de reposo ( v = 0 ) al estado de desplazamiento con una 
velocidad v. 
Fluido.­ Es una sustancia que se deforma continuamente cuando se  le aplica un 
esfuerzo  tangencial  por  pequeño  que  sea.  Fluidos  son  líquidos  y  gases.  Los 
líquidos  se  diferencian  de  los  gases  por  la  fluidez  y  menor  movilidad  de  sus 
partículas  y  porque  ocupan  un  volumen  determinado,  separándose  del  aire 
mediante una superficie plana. 
Flujo laminar.­ En este tipo de flujo, las partículas del líquido se mueven siempre a 
lo  largo  de  trayectorias  uniformes,  en  capas  o  láminas,  con  el  mismo  sentido, 
dirección y magnitud. 
Flujo  permanente.­  Los  características  hidráulicas  del  flujo  como  velocidad  o 
presión,  permanecen  constantes  en  el  tiempo  o  sea  que  la  velocidad  de  las 
partículas que ocupan un punto dado es la misma para cada instante. 
Flujo  turbulento.­ Flujo en el que las partículas se mueven siguiendo  trayectorias 
erráticas,  desordenadas,  con  formación  de  torbellinos.  Cuando  aumenta  la 
velocidad del  flujo, y por  tanto el número de Reynolds,  la  tendencia al desorden 
crece. 
Flujo unidimensional.­ Cuando  las características del  flujo varían como funciones 
del  tiempo  y  de  una  coordenada  curvilínea  en  el  espacio,  usualmente  ésta 
coincide con el eje del conducto. 
Flujo  uniforme.­  Flujo  en  el  que  los  parámetros  hidráulicos  del  flujo  (velocidad, 
profundidad) permanecen constantes a lo largo del conducto. 
Fricción.­ Fuerza que se opone al movimiento encontrado entre dos cuerpos, bajo 
la acción de una  fuerza externa en  la cuál un  líquido  tiende a moverse sobre  la 
superficie de un cuerpo. 
Fuerza  electromotriz.­  Magnitud  que  mide  la  capacidad  de  un  sistema  para 
convertir la energía eléctrica en cualquier otra forma de energía, siendo el proceso 
reversible. 
Gasto.­  Es  el  volumen  de  agua  que  pasa  por  una  sección  transversal  de  un 
conducto, por unidad de tiempo.
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Granulometría.­ Se denomina así a  la distribución por  tamaños de  las partículas 
que constituyen un agregado y se expresa como el porcentaje en peso de cada 
tamaño con respecto al peso total. 
Hidráulica.­  Es  el  área  de  la  ingeniería  civil  que  estudia  el  comportamiento  del 
escurrimiento  de  los  fluidos  (especialmente  agua)  en  ductos  cerrados  o  a  cielo 
abierto. 
Hidrometría.­ Rama de la hidrodinámica que estudia el modo de medir el caudal, la 
velocidad o la presión de los líquidos en movimiento. 
Hidroneumático.­ Sistema  de  bombas  que  permite  regular  e  impulsar  el  agua  a 
través de ductos, por medio de aire a gran presión. 
Hidrostática.­ Es la parte de la Hidráulica que estudia las condiciones de equilibrio 
de los fluidos en reposo. 
Irrigación.­ Proceso artificial de abastecer de agua una región seca. 
Línea piezométrica.­ Es  la  suma de  las  energías  de presión  y de posición,  y  se 
determina  uniendo  los  puntos  que  alcanzaría  el  fluido  circulante  en  distintos 
piezómetros conectados a lo largo de la tubería. 
Manómetro.­ Dispositivo utilizado para la medición de las presiones producidas por 
un líquido en reposo o en movimiento. 
Manómetro  diferencial.­  Este  instrumento  mide  la  diferencia  de  presiones  entre 
dos puntos,  ya sea sobre una misma o dos  tuberías, por medio de un conducto 
transparente sin conexión a la atmósfera. El tubo contiene un líquido manométrico 
en su interior, cuyo desnivel indica la diferencia de presiones entre ambos puntos. 
Menisco.­  Superficie  libre  cóncava  o  convexa,  del  líquido  contenido  en  un  tubo 
estrecho. 
Molinete.­ Dispositivo para medir la velocidad del agua en conductos de agua, que 
consta  de una  hélice  pequeña  conectada a un  cuerpo  fuselado. Éste,  a  su  vez, 
queda sujeto a una barra graduada para saber la profundidad del punto en que se 
desea hacer la medición. 
Número  de  Reynolds  (Re).­  Matemáticamente,  el  Re  es  un  parámetro 
adimensional que expresa la relación entre las fuerzas de inercia y las fuerzas de 
viscosidad o de fricción en el interior de una corriente. 
Pérdida  de  carga.­  Es  la  energía  transformada  en  otro  tipo  de  energía 
(transferencia  de  calor)  que,  en  el  caso  de  los  líquidos,  no  es  utilizable  en  el 
movimiento.
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Peso específico.­ El peso específico absoluto, es el peso de la unidad de volumen. 
Pitometría.­  Medición  de  la  velocidad  en  caudales,  aplicando  el  principio  de 
funcionamiento del tubo de Pitot. 
Planta de tratamiento.­ Una estructura construida para tratar el agua residual antes 
de ser descargada al medio ambiente. 
Presión.­  Fuerza  por  unidad  de  superficie  ejercida  por  un  cuerpo  sobre  una 
superficie con  la que está en contacto. Es además,  la  fuerza por unidad de área 
que ejercen los líquidos y gases en toda dirección. 
Presión  atmosférica.­  La  presión  atmosférica  sobre  un  punto  se  define  como  el 
peso  de  la  columna de aire,  debase  unidad,  que gravita  sobre  dicho punto. Se 
mide  con  el  barómetro,  por  lo  que  la  presión  atmosférica  también  se  denomina 
presión barométrica. La presión atmosférica normal es de 1 atm. 
Presión diferencial.­ Es la diferencia de presiones entre dos puntos. 
Saneamiento.­  Conjunto  de  disposiciones  legales  y  técnicas  encaminadas  a 
mejorar  la  calidad  de  la  vida  humana.  Algunas  de  esas  disposiciones  son  la 
eliminación  de  residuos  urbanos  e  industriales,  la  construcción  de  la  red  de 
alcantarillado, remodelar viejos barrios, la erradicación de villas de emergencia, la 
mejora del trazado de las calles y el ascenso en las condiciones de habitabilidad, 
entre otros. 
Sensor.­  Instrumento  o  sistema  capaz  de  percibir  una  señal,  ya  sea  eléctrica, 
mecánica, acústica, luminosa, calorífica o electrónica. 
Sólidos  en  suspensión.­  Partículas  sólidas  orgánicas  o  inorgánicas  que  se 
mantienen en suspensión en una solución. 
Temperatura.­  Magnitud  física  que  se  relaciona  con  la  actividad  molecular  que 
resulta de la transferencia de calor. 
Tobera.­ Es una  reducción de  la sección  transversal de un conducto, a base de 
una placa de aristas redondeadas, perfilada lo mejor posible a fin de que modele 
perfectamente la vena líquida en el decurso de su contracción. 
Transductor.­ Pequeño micrófono que envía y recibe ondas de sonido y las envía a 
una computadora para producir una imagen o gráfico de ultrasonido. 
Tubería.­  Es  un  conjunto  de  tubos  y  accesorios  unidos  mediante  juntas  para 
formar una conducción cerrada. 
Tubo.­ Es un elemento de sección circular. 
Tubo de Pitot.­ El  tubo de Pitot es un  tubo acodado en  forma de “L”, con ambos 
extremos  abiertos.  El  extremo  horizontal  del  tubo  de  Pitot  se  sumerge  a  contra
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flujo de la corriente y se coloca en el punto donde se desea conocer la velocidad 
del flujo. 
Tubo  piezométrico.­  Es  un  dispositivo  que  se  utiliza  para  medir  presiones 
pequeñas  en  conductos  cerrados,  el  cual  consiste  en  un  tubo  transparente  de 
diámetro pequeño, conectado en un extremo al interior de dicha tubería, quedando 
el otro extremo abierto a la atmósfera. 
Turbina.­  Máquina motriz  compuesta  de  una  rueda móvil  sobre  la  que  actúa  la 
energía de un fluido propulsor. 
Turbulencia.­ Es un cambio brusco de  la velocidad y dirección de un   cuerpo en 
movimiento. 
Válvulas.­  Son  uno  de  los  elementos  fundamentales  de  los  circuitos  en  los  que 
intervienen fluidos. Se encargan de dirigir  la energía dentro del circuito siguiendo 
un recorrido previamente establecido, para cumplir una función determinada. 
Velocidad.­ Es la relación del espacio recorrido durante determinado tiempo por un 
cuerpo. 
Vena líquida.­ Volumen de líquido delimitado por el tubo de corriente. La superficie 
de contorno  limitante puede ser una pared sólida (tubería), el propio  líquido o  la 
atmósfera. 
Viscosidad.­ En fluidos, es la medida de la resistencia a fluir, como resultado de la 
interacción y cohesión de sus moléculas. 
Voltaje.­ Diferencia de potencial entre los extremos de un conductor. 
Trayectoria.­ Línea imaginaria en el espacio, que une las posiciones que describe 
una misma partícula en el transcurso del tiempo.
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RESUMEN. 
El medir el gasto que se maneja en un sistema de aguas a presión es de gran 
utilidad, principalmente para evaluar con más precisión la eficiencia de los equipos 
de bombeo, para la correcta cobranza del servicio, para un mejor mantenimiento 
del equipo de conducción, así  como para hacer un balance más certero entre  la 
cantidad de agua suministrada y la desalojada; y con ello poder evaluar las fugas 
en la red de distribución, que redituará en fomentar una cultura para el cuidado del 
líquido. 
En este estudio se propone implementar  la utilización de  tubos de Pitot en el 
aforo de gastos en tuberías con flujo a presión de agua residual, con la variante de 
inyectar  aire  a  presión  para  evitar  que  los  sólidos  en  suspensión  obstruyan  las 
tomas  de  presión.  El  tubo  de  Pitot  es  económico,  práctico,  portátil,  y  su 
mantenimiento es rápido, por lo que, los tiempos perdidos debido a este rubro son 
mínimos. 
El  objetivo  central  de  este  estudio  es  el  de  determinar  experimentalmente  la 
funcionalidad  y  la  constante  de  calibración  de  un  equipo  de  Pitometría  con 
inyección de aire, en la medición del gasto en tuberías de agua residual a presión; 
el  cual  fue  desarrollado  en  el  Laboratorio  de  Ingeniería  Hidráulica  (LIH)  de  la 
Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura, Unidad Zacatenco, perteneciente al 
Instituto  Politécnico  Nacional,  a  solicitud  de  la  Compañía  Tecnología  Aplicada 
TASA, S.A. de C.V. 
Para alcanzar tal objetivo, se realizaron pruebas de laboratorio con agua limpia 
en  un  banco  de  tuberías,  donde  se  instalaron  dos  equipos  de  Pitometría,  el 
primero  se  usó  en  forma  normal  y  como  medidor  patrón;  y  al  segundo  se  le 
implementó  la  inyección  de  aire  a  una  presión  constante  y  controlada.  Los 
resultados fueron buenos, pues se determinó que para un valor de la relación de 
presiones  (hidrostática  y  la  del  aire  inyectado)  de  0.62,  el  funcionamiento  del 
medidor es aceptable. 
Además del estudio experimental, se realizó una revisión del estado del arte en 
hidrometría en flujos a presión (en tuberías).
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
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ANTECEDENTES. 
Actualmente  la  medición  de  caudales  en  las  tuberías  a  presión  de  aguas 
residuales,  se  llevan  a  cabo  con  equipos  de  medición  electromagnéticos  y  de 
tiempo en tránsito; sin embargo, estos equipos no han aportado mediciones con la 
suficiente aproximación ni confiabilidad para utilizarlos de manera masiva en  las 
mediciones de gasto en estas instalaciones. 
El medir el gasto que se maneja en un sistema de aguas a presión es de gran 
utilidad, principalmente para evaluar con más precisión la eficiencia de los equipos 
de bombeo, para la correcta cobranza del servicio, para un mejor mantenimiento 
del  equipo  de  conducción,  así  como  para  hacer  un  balance  más  real  entre  la 
cantidad de agua suministrada y la desalojada; y con ello poder evaluar las fugas 
en la red de distribución, que redituará en fomentar una cultura para el cuidado de 
tan  noble,  vital  e  irrenovable  líquido.  Todo  esto  justifica  ampliamente  el  estudio 
para implementar el tubo de Pitot con inyección de aire a presión, en la medición 
de gastos en tuberías a presión de aguas residuales. 
La empresa "Tecnología Aplicada Tasa, S.A. de C.V.", contrató los servicios de 
Investigación que prestan los Técnicos del Laboratorio de Ingeniería Hidráulica (L. 
I.  H.  ),  de  la  Escuela  Superior  de  Ingeniería  y  Arquitectura,  Unidad  Zacatenco, 
perteneciente  al  Instituto  Politécnico  Nacional,  para  realizar  un  estudio 
experimental  para  obtener  las  constantes  de  Pitometría  para  una  equipo  con 
inyección  de  aire,  para  la  medición  del  caudal  en  tuberías  de  agua  residual  a 
presión, después de haber determinado la factibilidad de realizar dicha aplicación. 
Cabe agregar que en este estudio tuve el gusto de haber participado. 
A fin de que la investigación requerida cumpliera con las normas y conceptos 
que el Estado del Arte indica para realizar calibraciones de equipos medidores de 
gasto,  y  basándose  en  los  términos  de  referencia  que  la  Empresa  "Tecnología 
Aplicada" proporcionó para realizar este estudio, se diseñó la adecuación de una 
instalación  del  L.I.H.,  llamada  banco  de  tuberías,para  después  programar  y 
efectuar  los  ensayos  necesarios  para  obtener  la  constante  de  pitometría  del 
equipo mencionado (coeficiente de velocidad).
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
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JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO. 
Actualmente  la  medición  de  caudales  en  las  tuberías  a  presión  de  aguas 
residuales,  se  llevan  a  cabo  con  equipos  de  medición  electromagnéticos  y  de 
tiempo en tránsito; sin embargo, estos equipos no han aportado mediciones con la 
suficiente aproximación ni confiabilidad para utilizarlos de manera masiva en  las 
mediciones de gasto en estas instalaciones; además de ser muy caros. 
La propuesta de este estudio, es la de implementar  la utilización de  tubos de 
Pitot en el aforo de gastos en este tipo de conductos, con la variante de inyectar 
aire a presión para evitar que  los sólidos en suspensión obstruyan  las  tomas de 
presión. 
El tubo de Pitot es económico, práctico, portátil, y su mantenimiento es rápido, 
por lo que, los tiempos perdidos debido a este rubro son mínimos. 
Como ya se anotó, el medir el gasto que se maneja en un sistema de aguas a 
presión  es  de  gran  utilidad,  principalmente  para  evaluar  con  más  precisión  la 
eficiencia de los equipos de bombeo, para la correcta cobranza del servicio, para 
un  mejor  mantenimiento  del  equipo  de  conducción,  así  como  para  hacer  un 
balance más certero entre la cantidad de agua suministrada y la desalojada; y con 
ello poder evaluar las  fugas  en la red de distribución, que redituará en  fomentar 
una  cultura  para  el  cuidado  de  tan  noble,  vital  e  irrenovable  líquido.  Todo  esto 
justifica ampliamente el estudio para implementar el tubo de Pitot con inyección de 
aire  a  presión,  en  la  medición  de  gastos  en  tuberías  a  presión  de  aguas 
residuales.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
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OBJETIVOS. 
• Evaluar  el  comportamiento  del  tubo  de  Pitot  con  inyección  de  aire  a 
presión en el aforo de gastos de agua a presión. 
• Hallar  experimentalmente  la  relación  que  debe  existir  entre  la  presión 
hidrostática y la del aire inyectado, al emplear equipo de Pitometría en la 
medición de velocidades del flujo de agua a presión. 
• Obtención experimental de la constante de calibración de un equipo de 
pitometría, para su aplicación en la medición de velocidades del flujo de 
agua residual a presión.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
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INTRODUCCIÓN. 
El  agua  es  un  elemento  esencial  para  la  vida.  Actualmente,  su  uso  en  las 
poblaciones es diverso, como lo es: el consumo humano, aseo personal, limpieza 
domestica y cocción de alimentos; como también para fines comerciales, públicos, 
industriales, irrigación, generación de energía eléctrica, navegación y recreación. 
Un sistema funcional de abastecimiento de agua se compone de: Instalaciones 
para la captación, almacenamiento, conducción, bombeo, tratamiento, distribución 
y alcantarillado. 
Cabe  mencionar  que  una  vez  que  el  agua  ha  sido  empleada,  debe  ser 
desalojada  a  través  de  una  red  de  alcantarillado  y  conducida  a  una  planta  de 
tratamiento  para  que  posteriormente  pueda  ser  reutilizada  o  reintegrada  a  la 
naturaleza sin causar deterioro ambiental. Esta evacuación se realiza a través de 
una red de tuberías. 
Se  considera  que  una  tubería  es  un  conducto  cerrado  de  longitud  conocida, 
que permite transportar a presión un fluido de un lugar a otro. Una red de tuberías 
es  un  conjunto  de  tuberías  interconectadas  al  menos  en  uno  de  sus  extremos. 
Para  evaluar  el  funcionamiento  hidráulico  de  una  red  de  tuberías  en  la  que  se 
conocen  los  diámetros,  coeficientes  de  fricción,  longitud,  se  requiere  determinar 
las cargas de presión y los gastos en las tuberías que la componen. 
La macromedición es por ahora considerada una de las actividades de mayor 
relevancia en los sistemas de agua potable y alcantarillado, debido a que a través 
de su práctica cotidiana es posible conocer caudales o volúmenes de agua potable 
entregados al sistema por sus  fuentes de abastecimiento, así como cuantificar la 
que sale de él en forma de aguas residuales. 
El conocer  la cantidad de agua producida y entregada a un sistema de agua 
potable reporta beneficios importantes que le permiten conocer sus eficiencias en 
la  distribución,  facturación,  cobranza  y  cuantificación  de  las  pérdidas  físicas, 
originadas por  diferentes  causas;  también  contribuye en  la  determinación  de  las 
eficiencias  electromecánicas  de  sus  equipos  de  bombeo,  basándose  en  estos 
beneficios  podemos  considerar  que  un  sistema  de  macromedición  forma  parte 
importante en la implantación de cualquier organismo operador. 
Actualmente para el aforo de gastos de aguas residuales se realiza a través de 
medidores  ultrasónicos,  los  que  se  dividen  en  dos  tipos:  Tiempo  en  tránsito  y 
Efecto  Dopler;  las  mediciones  presentan  una  desviación  aceptable  pero  con  un 
alto costo de adquisición y mantenimiento. Por lo que se propone utilizar dentro de 
los  medidores  de  presión  diferencial  los  del  tipo  Tubo  Pitot,  ya  que  es  de 
instalación sencilla, es portátil, fácil de operar, se puede instalar en cualquier tipo 
de tubería, las pérdidas de carga son despreciables y opera con señal hidráulica, 
con la implementación de inyectarle aire a presión para evitar taponamiento en las 
tomas de medición de la presión.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
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El  presente  trabajo  está  integrado  por  5  capítulos  además  de  glosario  y 
resumen.  En  el  primer  capítulo  se  exponen  las  generalidades  en  cuanto  a 
medición de velocidades y caudales en tuberías a presión, en el segundo capítulo 
se trata a “la metodología”, en el tercer capítulo se verá “el desarrollo experimental 
del  estudio”,  el  cuarto  capítulo  trata  sobre  el  análisis  de  resultados,  en  el  quinto 
capítulo  se  presentan  las  conclusiones  y  finalmente  se  presenta  la  bibliografía 
consultada para el desarrollo de esta tesis.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
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1.­ GENERALIDADES 1 . 
Las  civilizaciones  antiguas  tenían  conocimientos  rudimentarios,  pero 
suficientes para resolver problemas relacionados con el control y aprovechamiento 
del agua. Hasta el Renacimiento hubo mejoras sustanciales en diseño de naves, 
canales,  etc.,  con  los  análisis  realizados  por  Leonardo Da  Vinci  (1452  –  1519), 
quien  obtuvo  una  ecuación  de  continuidad  para  flujos  unidimensionales;  pero  el 
impulso definitivo se debe a  Isaac Newton  (1642 – 1727) que propuso  las  leyes 
generales de movimiento y la Ley de Resistencia Viscosa Lineal para los líquidos, 
que hoy denominamos Newtonianos. 
Los  matemáticos  del  siglo  XVIII  Daniel  Bernoulli,  Leonard  Euler,  Jean 
Alambert, Joseph Luis Lagrange y Pierre Simona, obtuvieron soluciones a muchos 
problemas  de  flujos  no  viscosos.  Los  ingenieros  de  la  época  rechazaron  estas 
teorías por irregulares y desarrollaron la ciencia denominada Hidráulica. 
Experimentalistas como Chezy, Pitot, Borda, Weaver Francis, Hager, Poiseville 
Garci  y Manning,  entre  otros,  trabajaron  con  una  gran  variedad  de  flujos,  como 
canales abiertos, resistencia de barcos, flujo en tuberías, olas y turbinas. La mayor 
parte de datos eran utilizados sin tomar en cuenta los fundamentos físicos de los 
flujos. 
Al  final  del  siglo XIX, William Froude  (1810 –  1879)  y  su  hijo Robert  Froude 
(1846 – 1924) desarrollaron leyes para el estudio con modelos a escala, yOsborn 
Reynolds (1842 – 1912) publicó su clásico experimento mostrando la importancia 
de  los  efectos  viscosos  a  través  de  un  parámetro  adimensional;  el  Número  de 
Reynolds, como se denomina hoy en día. 
En la actualidad la Hidrometría en el medio urbano es una parte importante en 
el universo de las aplicaciones que se dan en  los líquidos, en particular al agua, 
puesto  que  de  ella  depende  controlar  los  diversos  sistemas  de  infraestructura 
hidráulica que desarrolla el hombre para poder  realizar sus actividades urbanas, 
que van desde la extracción y conducción de agua potable a los núcleos poblados, 
hasta  la  utilización  en  sistemas  industriales  de  producción  de  elementos  de 
consumo,  así  como,  la  generación  de  energía  eléctrica  a  través  de  medios 
hidráulicos. 
Es por ello que resulta importante cuantificar presiones, velocidades o el gasto 
en algunas descargas, así  como  las variaciones de cada uno de  los parámetros 
mencionados  que  rigen  en  un  sistema  de  tuberías  a  presión.  Para  este  fin, 
recurriremos a los principios y fundamentos básicos de la Hidráulica. Sin embargo, 
éstos  se  han  desarrollado  para  un  líquido  ideal,  un  líquido  inelástico,  libre  de 
fricción cuyas partículas siguen suaves trayectorias de circulación. 
1 Peralta Ruíz Dionicio, Hidrometría, México, D. F., 1995, Pp. 5­6.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
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Dado que sólo el agua se aproxima a ese líquido ideal, se utilizan coeficientes 
y fórmulas empíricas para describir con más exactitud el comportamiento del agua. 
Estos empirismos están destinados a compensar todos los factores descuidados o 
desconocidos.  No  obstante,  el  alto  grado  de  dependencia  en  el  empirismo  no 
minimiza la importancia del conocimiento de la teoría básica, ya que la aplicación 
de  los  fundamentos,  con  frecuencia,  es  el  único medio  disponible  para  resolver 
problemas. 
Estudiando los conceptos teóricos dados por Pascal en el siglo XVII y la Ley de 
la  Hidrostática,  se  han  desarrollado  los  dispositivos  para  la  cuantificación  de  la 
presión, tales como: el tubo piezométrico, ya sea vertical o inclinado, así como los 
diversos  tipos  de  manómetros  como  son:  el  manómetro  en  forma  de  “U”,  el 
manómetro de reservorio y el manómetro diferencial, que utilizan como elemento 
de  medición  un  líquido  manométrico,  o  el  manómetro  de  pistón  que  basa  su 
funcionamiento en la comparación de presiones desconocidas con el peso propio 
del pistón o émbolo, actuando en un área conocida. Sin embargo, la necesidad de 
medir presiones sin la limitante de tener tubos muy largos, dio origen a la creación 
de  manómetros  mecánicos  que  funcionan  por  el  efecto  de  la  deformación  de 
elementos elásticos provocada por la acción de la presión de un líquido; tal es el 
caso  del  manómetro  de  tubo  de  Bourdon,  el  manómetro  de  diafragmas  y  el 
manómetro de fuelle. 
En  el  caso de  la medición  de  la  velocidad, desde que Henry Pitot  descubrió 
hace más de 200 años que al disminuir a cero la velocidad del flujo por medio de 
un tubo en forma de “L”, del cual, su extremo corto se introduce a contraflujo en la 
tubería y el extremo superior queda expuesto a  la atmósfera,  se puede medir  la 
velocidad  del  flujo;  numerosos  instrumentos  utilizaron  este  principio  y  lo 
perfeccionaron  para  utilizarlo  extensamente.  Posteriormente  se  fueron 
introduciendo  al  uso  práctico  instrumentos  como  el  rotámetro,  y  en  las  últimas 
décadas  se  han  utilizado  métodos  basados  en  el  aumento  de  la  conductividad 
eléctrica que experimenta el agua cuando tiene sal en solución. 
Respecto  a  la  cuantificación  del  gasto  en  tuberías  a  presión,  se  utilizan 
diversos dispositivos de aforo, que se adaptan a tuberías de pequeñas, medianas 
y grandes dimensiones, según sea el caso donde se requiera conocer el gasto que 
fluye  en  conductos  a  presión,  como  lo  es  en  redes  de  abastecimiento  de  agua 
potable, entre otras.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
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1.1 MACROMEDICIÓN. 
Actualmente las políticas para el subsector agua potable se están orientando a 
que los organismos operadores tiendan a manejarse con autosuficiencia técnica y 
financiera, esto es con estructuras y políticas empresariales. Para lograr lo anterior 
es  necesario  partir  desde  el  conocimiento  de  los  caudales  o  volúmenes 
entregados  por  las  fuentes  de  abastecimiento.  De  lo  anterior  se  desprende  la 
importancia  de  contar  con  una  adecuada  infraestructura  de  macromedición, 
basada en una correcta selección e  instalación de equipos macromedidores, así 
como  de  un  programa  de  verificación  y  mantenimiento  que  garantice  la 
confiabilidad de su información. 
Paralelamente  al  desarrollo  de  un  proyecto  de  macromedición  se  debe 
contemplar  el  establecimiento  de  un  sistema  de  manejo  y  divulgación  de  la 
información obtenida, por medio de la cual se podrá obtener lo siguiente 2 : 
• Cuantificación de la producción. 
• Obtener la información necesaria para realizar los balances hidráulicos del 
sistema. 
• Conocer los componentes de las pérdidas hidráulicas del sistema. 
• Conociendo  los  volúmenes  producidos  y  los  volúmenes  facturados  se 
puede obtener un indicador de la eficiencia comercial del sistema. 
• Conocer  el  comportamiento  hidráulico  del  sistema  en  tiempo  real,  para 
tomar decisiones operativas sobre el manejo del agua. 
• Apoyar la formulación de políticas tarifarias. 
• Proporciona  información  básica  para  la  planeación  del  crecimiento  del 
sistema  con  relación  a  las  necesidades  de  nuevas  fuentes  de 
abastecimiento y capacidad de suministro a nuevos usuarios. 
• Obtener  información  para  realizar  los  diagnósticos  de  eficiencia  de  los 
equipos electromecánicos. 
• Medición de volúmenes a grandes consumidores. 
• Medición  de  caudales  de  entrada  y  salida  en  plantas  de  tratamiento  de 
aguas residuales y potabilizadoras. 
2 Comisión Nacional del Agua, Selección e instalación de Equipos de Macromedición, México, 1994, p.7.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
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1.2  CLASIFICACIÓN DE MACROMEDIDORES. 
Existe una gran variedad de macromedidores que  tienen su aplicación en  los 
sistemas de agua potable y alcantarillado, sus diseños están basados de acuerdo 
a las presiones de operación y calidad del agua que se pretende cuantificar; en el 
cuadro siguiente se presenta una clasificación general de  los diferentes  tipos de 
medidores  más  comúnmente  usados,  donde  cabe  señalar  que  omitiremos  el 
estudio de los medidores en conductos por gravedad, debido a que el propósito de 
este trabajo se enfoca a los conductos a presión exclusivamente. 
CLASIFICACIÓN DE MACROMEDIDORES.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
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1.3. MEDIDORES DE CAUDAL EN CONDUCTOS A PRESIÓN 3 . 
1.3.1 MEDIDORES DE VELOCIDAD. 
1.3.1.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO. 
Este  tipo de medidor utiliza como elemento de medición una  turbina o hélice, 
que  trabaja  en  la  tubería  a  presión  en  donde  el  flujo  del  agua  corre  en  una 
dirección axial a ella. 
La  medición  se  logra  basándose  en  la  proporcionalidad  existente  entre  el 
número de  revoluciones de  la  turbina o hélice y  la velocidad del agua que corre 
por  la  tubería,  la  velocidad  de  giro  de  la  turbina  o  hélice  es  transmitida  a  un 
sistema  de  relojería  o  de  pulsos  eléctricos  que  la  transforman  directamente  en 
información equivalente a volúmenes o registros gráficos. 
1.3.1.2. DEFINICIONES USADAS EN MEDIDORES DE VELOCIDAD 
Tamañodel Medidor 
El  tamaño  del  medidor  está  determinado  por  su  diámetro  nominal  y  su 
capacidad nominal. 
Diámetro Nominal. 
Es  el  número  que  sirve  para  definir  el  aparato  en  cuanto  a  su  dimensión 
básica,  la  cual  corresponde  al  diámetro  interno  de  la  tubería,  para  la  cual  el 
medidor está construido. 
Capacidad Nominal o Caudal Característico. 
La  capacidad  nominal  está  dada  por  el  caudal  que  atraviesa  el  medidor, 
ocasionando una pérdida de carga característica; esta capacidad está basada en 
la relación cuantitativa del caudal y de la pérdida de carga respectiva. 
Caudal Normal de Operación. 
Es  el  caudal  en  flujo  permanente,  con una pérdida de  carga no mayor  a  0.5 
m.c.a., para el cual el medidor deberá ser capaz de operar en servicio continuo. 
Caudal Separador. 
Es el caudal en flujo permanente, a partir del cual la aproximación del medidor 
es superior al 2% en toda la escala. 
3 Comisión Nacional del Agua, Op. Cit. Pp.11­15, 17­23.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
17 
Limite Inferior de Exactitud. 
Es el caudal a partir del cual el medidor comienza a  indicar el paso del agua 
dentro  de  los  limites  prefijados  para  los  errores  de  lectura  (precisión  superior  al 
5%). 
Campo de medición. 
Es  el  intervalo  comprendido  entre  el  límite  inferior  de  exactitud  y  el  caudal 
característico. 
Campo inferior de separación. 
Es  el  intervalo  comprendido  entre  el  límite  inferior  de  exactitud  y  el  caudal 
separador. 
Campo superior de medición. 
Es  el  intervalo  comprendido  entre  el  caudal  separador  y  el  caudal 
característico. 
El comportamiento hidráulico de los medidores de velocidad y la calidad de su 
medición,  están  definidos  por  la  curva  de  errores  característica,  la  cual  toma 
diferentes valores dependiendo del diámetro, tipo y marca. Fig. 1. 
FIGURA 1
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
18 
1.3.1.3. SELECCIÓN DE MEDIDORES DE CAUDAL TIPO VELOCIDAD. 
La selección de los medidores de caudal, es una de los factores determinantes, 
para que el sistema de macromedición proporcione información confiable. 
Algunas  consideraciones  se  deberán de  tomar  en  cuenta,  para  efectuar  una 
adecuada selección de medidores de caudal. 
Es  un  grave  error  el  tratar  de  seleccionar  estos  medidores  solamente  en 
función del diámetro de la tubería donde se pretenden instalar, para efectuar una 
buena selección es conveniente seguir  las  recomendaciones que se dan en este 
trabajo. 
La  literatura existente sobre el  tema, menciona que las pérdidas normales de 
carga  de  un  medidor  velocimétrico,  se  consideran  del  orden  de  0.5  metros 
columna  de  agua  (m.c.a.),  sin  embargo  es  admisible  que  la  pérdida  alcance  en 
casos excepcionales y por períodos cortos hasta un máximo de 1.0 m.c.a., ya que 
esto último puede ocasionar deterioro en el equipo. 
Es conveniente aclarar, que la pérdida de carga esta en función del incremento 
del caudal que circula por el medidor, es por ello recomendable que al seleccionar 
un  medidor  éste  deba  trabajar  en  lo  posible  alrededor  del  caudal  normal  de 
operación. 
A continuación se  reproduce una gráfica que  indica  la pérdida de carga para 
medidores de diferentes diámetros y a diferentes caudales. Fig. 2. 
FIGURA 2 
Para garantizar una aproximación aceptable (error ±2%) y evitar deterioros por 
sobrecarga  de  trabajo,  el medidor  debe  funcionar  dentro  del  campo  superior  de 
medición, procurando alejarse del límite marcado por el caudal característico. 
CAUDALES EN m 3 /h 
hf 
cm.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
19 
Durante períodos cortos de tiempo se puede aceptar que el medidor trabaje de 
caudales inferiores al caudal separado, a superiores al caudal característico. 
Además de tomar en cuenta las consideraciones anteriores, para efectuar una 
adecuada  selección  de un medidor  de  caudal,  se  debe  conocer  ó  determinar  lo 
siguiente: 
• Características  físico­químicas  del  agua  (temperatura,  viscosidad, 
densidad,  características  de  corrosividad  o  incrustación,  etc.),  lo  que  se 
logra realizando un análisis físico­químico al agua. 
• Caudales máximo, mínimo y normal de operación en el sitio de medición; 
para conocer estos datos, se efectúan aforos por cualquiera de los métodos 
conocidos,  como  son:  pitometría,  de  la  escuadra,  orificio  calibrado, 
volumétrico, etc. 
• Presiones máxima, mínima y normal de operación en el sitio de medición. 
• Pérdida  máxima  de  carga  admisible  cuando  el  medidor  funcione  a  gasto 
máximo y normal, operando 24 hrs. /día. 
• La precisión con que debe operar el medidor en el campo superior e inferior 
de medición. 
• Las características de la descarga en el caso de pozos en operación o sitios 
donde  se  ubicará  el medidor  (diámetro  de  la  tubería,  distancia  disponible 
para su instalación, disponibilidad de energía, etc.), y en proyectos nuevos, 
su  instalación  deberá  cumplir  con  los  requerimientos  mínimos  del 
fabricante. 
• Tipo de los dispositivos de lectura requeridos. 
• Evaluar  calidad  del  equipo,  asistencia  técnica  y  refaccionamiento 
proporcionado por el fabricante. 
• Compatibilidad  entre  los  equipos  auxiliares  de  lectura  e  indicación  de 
caudal, así como con el sistema general de macromedición instalado en el 
sistema de agua potable y saneamiento. 
• Características  constructivas  del  medidor  (longitud,  peso,  tipo  de 
conexiones, metalurgia de internos y cuerpo, etc.). 
• Condiciones  del  medio  ambiente,  sobre  todo  en  el  caso  de  que  por 
temperaturas  bajas  se  pueda  producir  congelamiento  en  el  agua  de  las 
tuberías. 
• Con la información anterior se deberá consultar los catálogos del fabricante 
y seleccionar el medidor más conveniente a las necesidades de medición.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
20 
1.3.2. TIPOS DE MEDIDORES DE VELOCIDAD. 
1.3.2.1 MEDIDORES TIPO WOLTMANN. 
Los medidores de hélice  tipo Woltmann, son aparatos que combinan una alta 
precisión  con  una  mínima  pérdida  de  carga,  siempre  y  cuando  su  selección  e 
instalación se efectúe correctamente. 
Existen dos tipos de ellos: el horizontal y el vertical. Figuras 3 y 4. 
HORIZONTAL                                       VERTICAL 
FIGURAS 3 Y 4 
Los  medidores  Woltmann  horizontales,  están  proyectados  para  trabajar  en 
tramos  de  tuberías  horizontales,  en  caso  contrario  se  deberá  consultar  al 
fabricante para adecuar el equipo. 
La existencia de piezas especiales situadas en  las proximidades del medidor, 
ya sea antes o después, ocasiona turbulencias, afectando con ello la precisión del 
medidor, para evitar lo anterior, se recomienda seguir las indicaciones de la figura 
5. 
FIGURA 5
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
21 
Algunas características particulares del medidor tipo Woltmann. 
• Cuenta con una turbina tipo helicoidal. 
• Se  construye  en  diámetros  que  van  de  2"  a  20"  de  diámetro  nominal, 
aunque los más usuales son los de 2" a 6". 
• Se proporciona montado en un carrete bridado. 
• Exactitud de ±2% en el campo de medición superior. 
• Temperatura máxima de operación de 40 ºC. 
• Presiones de trabajo de hasta 10 kg/cm 2 . 
• Su transmisión puede ser mecánica o magnética. 
Recomendaciones para su uso. 
Este  medidor  se  recomienda  para  ser  usado  en  aguas  limpias  o  con  bajos 
contenidos de sólidos en suspensión. 
Se recomienda para ser instalado en tuberías de 2" a 6" de diámetro nominal y 
para manejar de 9 a 80 m 3 /h,sin ser esta una recomendación limitativa. 
1.3.2.2 MEDIDOR DE HÉLICE O PROPELA. 
Básicamente, este medidor consta de una propela o hélice, una caja sellada y 
la  cabeza  del  medidor,  también  cuenta  con  un  registro  local  y  una  caja  de 
acoplamiento, para conectar el equipo de medición externa. 
En la parte inferior del medidor, una caja conecta el rotor al mecanismo interno 
del mismo, esta unión puede ser de acción mecánica o magnética. 
Para el caso de los de acción magnética, un tubo espaciador sellado conecta el 
generador de pulsos con la cabeza del medidor y alinea la propela en el tubo de 
instalación. El tubo espaciador, también funciona como conducto sellado para las 
conexiones de señal entre el generador de pulsos y la cabeza del medidor. 
De acuerdo a su sistema de instalación, existen los siguientes modelos: 
Cuello bridado.   Figura 6. 
Cuello Soldable. Figura 7. 
Tipo Silleta.        Figura 8. 
FIGURA 6. Cuello bridado.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
22 
FIGURA 7. Cuello soldable. 
FIGURA 8. Tipo silleta. 
1.3.2.3 MEDIDOR TIPO CARRETE. 
La  diferencia  entre  este  medidor  y  los  anteriores,  reside  en  que  este  viene 
acoplado  a  un  carrete  de  acero  que  en  su  interior  lleva  aletas  direccionales 
soldadas, que tienen como función orientar el flujo para darle mayor precisión. El 
carrete puede ser bridado o de extremos  lisos, como se muestra en  las  figs. 9 y 
10. 
FIGURA 9. Medidor tipo carrete bridado.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
23 
FIGURA 10. Medidor de extremos lisos. 
1.3.2.4. MEDIDOR TIPO TURBINA. 
Este medidor es una variante en la cual el elemento sensor de la velocidad del 
agua  está  conformado  por  una  turbina,  teniendo  las mismas  características  que 
los de hélice o propela. Fig. 11. 
FIGURA 11. Medidor tipo turbina. 
ALGUNAS CARACTERÍSTICAS PARTICULARES DE ESTOS MEDIDORES. 
• Cuenta con un rotor tipo hélice o propela de tres aspas. 
• Se construye en diámetros que van de 3" a 72" de Ø nominal. 
• Su exactitud es de ±2% dentro del campo superior de medición. 
• La temperatura máxima de operación es de 38 ºC. 
• La presión de trabajo es de hasta 17.5 kg/cm 2 . 
• La velocidad de operación es de hasta 3 m/seg. 
• Su transmisión puede ser mecánica o magnética. 
• Su señal puede ser local o remota. 
• Se proporciona con los sistemas de montaje vistos anteriormente.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
24 
Recomendaciones para su uso. 
Este  tipo  de medidor  se  recomienda para  ser  usado en  aguas  limpias  o  con 
bajos contenidos de sólidos en suspensión de granulometría pequeña. 
El uso más común de estos medidores es de 3" a 14" de diámetro nominal, sin 
embargo  su  aplicación  en diámetros mayores  dependerá  de un  análisis  técnico­ 
económico. 
1.3.2.5 MEDIDOR TIPO MICROMOLINETE. 
Dentro  de  los medidores  de  velocidad,  también  se  encuentra  el  denominado 
micromolinete. Figura 12. 
El  equipo  consta  de  un  sensor  de  la  velocidad  del  agua  en  la  tubería,  tipo 
hélice horizontal de 6 aspas, de diseño curvado, con lo que se mejora la precisión 
para velocidades bajas. 
El movimiento de  la hélice se  transmite a un  transductor, mediante un eje, el 
transductor genera una señal de salida, que puede recibirse en registradores para 
indicaciones  de  gasto  instantáneo  o  volumen,  también  pueden  ser  recibidas  y 
procesadas por registradores gráficos. 
Figura 12. Medidor tipo micromolinete. 
Algunas características particulares. 
• Maneja velocidades de hasta 9 m/seg. 
• Temperatura de operación de hasta 104 ºC. 
• Presiones de operación de hasta 28 kg/cm 2 . 
• Se construye para tuberías de 2 1/2" hasta 48" de diámetro. 
• Funciona  con  buen  grado  de  exactitud  en  tuberías  horizontales  o 
verticales.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
25 
Recomendaciones de uso. 
Para  ser  usado  en  líquidos  limpios,  o  con  bajo  contenido  de  sólidos  en 
suspensión. 
Se recomienda su uso para todos los diámetros de tubería para los cuales esta 
diseñado. 
Ventajas y desventajas generales de los medidores de velocidad. 
Ventajas. 
• Pérdida de carga baja. 
• La medición  de  agua  con bajo  contenido de  sólidos  en  suspensión no 
afecta la medición. 
• Bajo costo de adquisición. 
• Aproximación del ± 2%. 
• Fácil de instalar. 
• Necesidad de tramos rectos con poca longitud. 
• Rango de medición amplio. 
• El elemento sensor de la velocidad del agua se ubica al centro del tubo 
eliminando la necesidad de utilizar constantes de aforo. 
• Los  de  tipo  carrete  cuentan  con  aletas  direccionales  para  evitar 
turbulencias. 
• Facilidad de mantenimiento y refaccionamiento. 
• Un buen número de proveedores. 
Desventajas. 
• Un buen número de piezas sujetas a desgaste. 
• Mayores necesidades de mantenimiento. 
Recomendaciones generales de instalación de estos medidores. 
La instalación de los medidores no es una acción complicada, sin embargo, se 
requiere  tomar  algunas  precauciones  para  obtener  resultados  satisfactorios,  a 
continuación se expresan algunas recomendaciones respecto de la instalación: 
• Cuando  se  ponen  en  funcionamiento  nuevas  instalaciones,  o  después  de 
que se han hecho reformas, se debe drenar el sistema antes de instalar los 
medidores. 
• Al  pasar  el  líquido  por  el  medidor,  no  debe  alterarse  ninguna  de  las 
características físicas del fluido. 
• El medidor debe limpiarse cuidadosamente antes de instalarse.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
26 
• Los medidores no deben instalarse en los puntos altos de la tubería, donde 
puede acumularse aire. 
• Los medidores siempre deben de trabajar a presión, en el caso de descarga 
libre aguas abajo del medidor,  la descarga debe elevarse hasta la cabeza 
del mismo, con el fin de que funcione ahogado. 
• Al instalar un medidor bridado, se debe tener cuidado de que las juntas de 
las bridas no se proyecten al interior de la tubería, para evitar turbulencias 
que afecten los resultados de la medición. 
• El  medidor  debe  instalarse  correctamente  en  relación  con  el  sentido  del 
flujo,  evitando  flujos  en  sentido  contrario.  Por  esta  razón,  se  recomienda 
que el medidor sea instalado aguas arriba de la válvula check, con el fin de 
protegerlo  al  momento  del  paro  del  equipo  de  bombeo  contra  los 
transitorios. 
• Se  recomienda que al  instalar el medidor,  la carátula de  lectura quede en 
un plano horizontal;  si  las características del sitio de  instalación obligan a 
que sea instalado en otra posición se debe consultar al fabricante. 
• El medidor debe colocarse en un tramo de tubería con flujo uniforme. 
Distancias  promedio  recomendables  en  la  instalación  de  estos  medidores, 
respecto de las siguientes piezas especiales localizadas aguas arriba 4 . 
TIPO DE PIEZA ESPECIAL  DISTANCIA EN DIÁMETROS 
Después de un codo.  5 D 
Después de una Tee.  5 D 
Después de dos codos.  25 D 
Después de una Tee y un codo.  25 D 
Después de una válvula.  12 D 
Para el  caso de  la distancia que debe guardar un medidor  respecto a piezas 
especiales  instaladas  aguas abajo,  se  recomiendan  en  forma general  distancias 
que van de 5 a 10 diámetros. 
Sin  embargo  y  siempre  que  sea posible,  la  instalación  se  deberá  realizar  de 
acuerdo a las recomendaciones del fabricante. 
1.3.3. MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL. 
Otra  forma de medir  flujos en conductos cerrados a presión, es por medio de 
elementos  que  producen  pérdida  de  presión  durante  el  proceso  de  medición,  a 
estos medidores se les llama deprimógenos. 
4 Comisión Nacionaldel Agua, Op. Cit. p.24.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
27 
Principio de Funcionamiento. 
Se les llama deprimógenos a este tipo de medidores, porque en la sección de 
medición  contraen  la  vena  líquida  y  consisten  básicamente  de  una  reducción 
gradual o brusca de la sección donde transita el flujo, ocasionando un aumento de 
velocidad y una pérdida de presión. 
Las pérdidas de presión en la sección de medición, se expresan en m.c.a. y se 
registran con manómetros diferenciales o registradores de presión. 
Las variaciones de presión y velocidad, se relacionan mediante las fórmulas de 
Bernoulli y de continuidad, determinándose así el caudal de escurrimiento 5 . 
Para  la aplicación de estas  fórmulas en el caso de medidores deprimógenos, 
conectados a un manómetro diferencial se considera lo siguiente: 
• Se suponen despreciables las pérdidas por fricción. 
Considerando lo anterior, las ecuaciones mencionadas quedan como sigue: 
Ecuación de Bernoulli. 
2 2 
1 1 2 2 
1 2 2 2 
P V P V Z Z 
g g γ γ 
+ + = + + 
Ecuación de continuidad. 
1 1 2 2 Q AV AV = = 
De donde:  2 2 1 
1 
AV V 
A 
= 
Desarrollando  estas  ecuaciones,  se  llega  a  la  siguiente  fórmula  que  permite 
conocer el caudal de escurrimiento: 
2  2 1 m d Q C A g h 
λ 
λ 
  = ∆ −   
  
Donde: 
Q  =Caudal que pasa por el medidor. 
d C  =Coeficiente del equipo de medición. 
g  =Aceleración de la gravedad. 
5 Streeter, Victor L., Mecánica de los fluidos, Ed. McGraw­Hill, 3ª ed., México, 1994, p.103.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
28 
h ∆ =Presión diferencial del manómetro. 
m λ =Peso específico del líquido manométrico. 
λ = Peso específico del agua. 
Estas ecuaciones son aplicables de igual forma a los medidores del tipo Tubo 
de Pitot. 
Se tratarán los siguientes tipos de medidores: 
Venturis. 
Tubo Dall. 
Tobera. 
Placa de orificio. 
La  Figura  13  muestra  en  términos  generales,  las  pérdidas  de  carga  que 
producen los medidores deprimógenos en función de la relación de diámetros, ya 
que  la  pérdida  de  carga  específica  de  cada  instrumento  viene  indicada  por  el 
fabricante. 
En esta gráfica el eje de las abscisas esta dado por la relación (β), donde "d" es 
el diámetro de la garganta del dispositivo deprimógeno y "D" el diámetro nominal 
de la tubería; en el eje de las ordenadas se ilustra la pérdida de carga permanente 
como porcentaje de la diferencial de presión medida. 
Este tipo de dispositivos (elementos primarios), son los que originan la presión 
diferencial,  para  poder  detectarla,  transmitirla  y/o  convertirla  en  información  de 
volúmenes  o  caudales,  requiere  de  equipos  denominados  secundarios,  que 
pueden ser transductores o registradores. 
1.3.4. SELECCIÓN DE LOS MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL. 
Consideraciones que se deberán tomar en cuenta para realizar una adecuada 
selección del elemento primario de presión diferencial:
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
29 
El  primer  paso  es  conocer  si  los  fluidos  a  medirse  son  limpios  o  contienen 
sólidos en suspensión, ya que este tipo de elemento primario, no es recomendable 
para medir líquidos con apreciables contenidos de sólidos en suspensión, debido a 
que  los  orificios  de  toma  de  presión  se  obstruyen  con  mucha  frecuencia 
ocasionando errores en  la medición, descalibración del aparato y mantenimiento 
excesivo; sin embargo, pueden usarse en aguas con bajo contenido de sólidos en 
suspensión  (2% en volumen),  tomando en cuenta que en este caso, se  requiere 
purgar periódicamente las tomas de presión. 
Por lo anterior, el uso general recomendable, esta relacionado con el campo de 
las aguas limpias. 
Otro  punto  que  es  necesario  tomar  en  consideración,  es  el  hecho  de  que 
cualquier tipo de medidor, para dar resultados satisfactorios, requiere que el flujo 
que  mide  sea  uniforme,  esto  se  traduce  en  que  el  medidor  requiere  para  ser 
instalado un tramo recto de  tubería;  la  longitud del  tramo recto, depende del  tipo 
de  medidor  y  de  las  indicaciones  del  fabricante,  para  el  caso  de  instalaciones 
donde  el  espacio  sea  una  limitante,  se  pueden  reducir  los  requerimientos  de 
longitud del tramo recto, usando unos aditamentos llamados orientadores de flujo 
o  aletas  deflectoras  que  logran orientar  el  flujo,  reduciendo  las  turbulencias  que 
tantos  problemas  causan  a  los  equipos  de  medición,  estos  aditamentos  están 
constituidos por un agrupamiento de  tubos o una serie de placas que orientan el 
flujo dentro de los tubos. 
Otro  factor  importante  que  debe  tomarse  en  cuenta  en  su  selección,  es  su 
costo de operación en términos de la pérdida de carga permanente; ésta pérdida 
de  carga  se  puede  conocer  en  función  de  (β),  que  es  la  relación  de  diámetros 
seleccionados d/D  (diámetro  de  la  garganta entre  el  diámetro  de  la  tubería);  las 
relaciones  grandes  representan  diferenciales  de  presión  bajas  y  producen 
pérdidas  de  carga  pequeñas.  En  el  diseño  de  estos  equipos  la  relación  de 
diámetros se debe mantener entre 0.35 y 0.75. (Ver figura 13). 
1.3.5.  TIPOS DE ELEMENTOS PRIMARIOS DEPRIMÓGENOS 
1.3.5.1 MEDIDOR TIPO VENTURI. 
Cuando  un  líquido  transita  a  través  de  un  conducto  de  sección  transversal 
variable, su velocidad varia de punto a punto a lo largo de todo el conducto, si la 
velocidad  aumenta,  la  energía  cinética  aumenta  a  expensas  de  la  energía  de 
presión; sí la velocidad disminuye, la energía de presión aumenta a expensas de 
la  energía  cinética.  En  el  primer  caso  esto  sucede  cuando  el  diámetro  del 
conducto disminuye uniformemente y en el segundo caso, cuando el diámetro del 
conducto se incrementa uniformemente. 
A  este  tipo  de  sección  transversal  se  le  denomina  tobera,  si  decrece 
continuamente desde  la entrada hasta la salida, se le llama convergente, y si se 
incrementa continuamente se le denomina divergente. Figura 14.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
30 
MEDIDOR PRIMARIO DE PRESIÓN DIFERENCIAL TIPO TOBERA. 
TOBERA CONVERGENTE  TOBERA DIVERGENTE 
FIGURA 14 
Un  venturi  está  constituido  por  una  tobera  convergente  seguida  por  una 
divergente,  la  región  que  une  a  ambas  que  es  la  de  mínima  sección  se  le 
denomina garganta. 
Se han desarrollado diferentes geometrías para los venturis, los más comunes 
son  los  venturis  largos  (Herschel  Standard),  que  están  diseñados  para  producir 
una  gran diferencia  de presión,  con una  pequeña  pérdida de  carga,  y el  venturi 
corto,  que  tiene  la  misma  geometría  de  entrada  que  el  largo,  pero  el  cono  de 
difusión  es  más  corto,  por  lo  que  la  recuperación  de  carga  es  menor,  los 
esquemas de este medidor se muestran en las figuras 15 y 16. 
FIGURA 15. 
FIGURA 16.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
31 
El medidor Venturi, es uno de los dispositivos más precisos para medir el flujo 
de  líquidos  en  tuberías  a  presión,  pero  no  es  de  uso  generalizado,  debido 
principalmente a que su costo es elevado en comparación con otros dispositivos 
de medición. 
Se fabrican para tuberías con diámetros que van de 4" a 72" de diámetro. Entre 
los materiales que se usan para su construcción se encuentran: 
• Acero al carbón. 
• Acero inoxidable 316. 
• Acero inoxidable 304. 
• Acero inoxidable hastelloy 8 y e. 
• Acero inoxidable monel. 
• Fibra de vidrio. 
Instalación. 
Para que el equipo de buenos  resultados y mida con precisión, es necesario 
tomar en consideración lo siguiente: 
El  flujo  queentra  al  Venturi,  debe  fluir  en  régimen  uniforme,  y  libre  de 
turbulencias, en forma idealizada, es por ello, que debido a lo anterior se requiere 
de un tramo largo de tubería recta, aguas arriba del punto de instalación. 
En forma general se recomienda que el tramo recto aguas arriba del punto de 
instalación sea de 5 a 20 veces el diámetro de  la  tubería, esta longitud depende 
del tipo de accesorio instalado aguas arriba. 
A continuación, se presenta una gráfica por medio de la cual se puede conocer 
con  aproximación,  la  longitud  del  tramo  recto  en  función  de  la  relación  de 
diámetros, en diferentes tipos de accesorios. Figura 17. 
FIGURA 17
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
32 
Como puede observarse en la gráfica, en el eje de las abscisas, se encuentra 
marcada  la  relación  de  diámetros  β  que  es  la  existente  entre  el  diámetro  de  la 
garganta del Venturi y el diámetro nominal del tubo d/D, en el de las ordenadas se 
encuentra el número de diámetros de tubo recto que se necesitan antes del punto 
de instalación del Venturi, así mismo la gráfica esta dividida en dos secciones; en 
la  de  la  izquierda  en  la  parte  superior  se  presenta  tres  dibujos  con  arreglos 
específicos  para  la  instalación  de  los  Venturis,  en  los  cuales  aparecen  como 
parámetros  desconocidos  A  y  B,  que  son  los  diámetros  de  tubo  recto,  que  se 
requiere  tener  antes  del  Venturi,  en  la  parte  inferior  de  esta  sección  vienen 
dibujadas  las  curvas  A  y  B,  mediante  las  cuales  se  pueden  encontrar  estos 
valores, para ello se calcula la relación β y con ella se entra al eje de las abscisas, 
se  sube  la  referencia  hasta  que  corte  a  las curvas A  y B  según  sea el  caso,  el 
punto de corte se proyecta al eje de las ordenadas, donde se encuentra el número 
de diámetros de tubo recto que se necesitan antes del punto de instalación. 
En  la  sección  de  la  derecha  vienen  dibujadas  tres  tipos  de  curvas  con  sus 
respectivas escalas, el primero corresponde a las reducciones y ampliaciones con 
escala  de  0  a  10,  el  segundo  se  refiere  a  válvulas  y  codos  operando  bajo 
condiciones diferentes con escala de 0 a 26 y el tercero corresponde a codos en 
un mismo plano con escala de 0 a 4. 
Por otra parte es conveniente  resaltar, que  los sitios críticos en  la  instalación 
de los Venturis y en general de cualquier tipo de medidor, son los que están aguas 
arriba, ya que  las  turbulencias son producidas por  los accesorios o arreglos que 
están antes del punto de instalación del medidor. 
La  diferencial  de  presión  producida  por  un  Venturi,  puede  medirse  usando 
columnas  de  mercurio,  manómetros  diferenciales  o  células  diferenciales  de 
presión,  etc.;  esta  señal  para  su  lectura,  puede  ser  enviada  a  elementos 
secundarios  que  convertirán  la  información  de  presión  diferencial  en:  caudales, 
volúmenes o gráficos. 
Ventajas. 
• Una elevada aproximación ± 0.75%. 
• Baja pérdida de carga. 
• No tiene partes móviles. 
• Confiable. 
• Resistente. 
Desventajas. 
• Alto costo de adquisición. 
• Rango de medición  limitado; en  este  punto nos  referimos  al  hecho  de 
que estos equipos de medición se seleccionan para operar a un caudal 
mas o menos constante, por lo que no es conveniente que operen con 
caudales fuera del rango indicado por el fabricante. 
• Alto costo de instalación.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
33 
Recomendaciones de uso. 
Este dispositivo se recomienda para ser usado en aguas  limpias o con bajos 
contenidos de sólidos en suspensión, en sitios donde sea muy importante perder 
el mínimo de carga o donde sea necesario un alto grado de precisión. 
1.3.5.2 MEDIDOR TIPO DALL. 
El medidor  tipo Dall, es un Venturi modificado, el cual está constituido por un 
cuerpo cilíndrico bridado dentro de cuyo diseño cuenta con una pequeña entrada 
recta, la cual termina abruptamente con una reducción de diámetro; continúa con 
una reducción cónica, una pequeña garganta y un difusor a la salida. Figura 18. 
El  tubo  Dall  se  recomienda  para  tuberías  en  las  que  el  agua  lleva  una 
velocidad alta,  por  lo  que  se  pueden medir caudales mayores  que en el Venturi 
estándar,  ocasionando  diferenciales  de  presión  mayores;  las  tomas  de  presión 
están ubicadas al inicio de la reducción del diámetro y en la garganta. 
FIGURA 18. Tubo Dall. 
A continuación se mencionan algunas características del tubo Dall, en relación 
con el Venturi. 
Este  medidor  comparado  con  el  Venturi  estándar,  presenta  las  siguientes 
características: 
• Es casi tan preciso como el Venturi estándar. 
• Tiene una alta recuperación de carga. 
• Es más sensible a las turbulencias que el Venturi. 
• Requiere de  tramos de  tubería  recta aguas arriba del medidor de más 
longitud, 40 o más veces el diámetro de la tubería. 
• Es de dimensiones menores al Venturi corto y por lo tanto tiene menos 
problemas para su instalación.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
34 
Ventajas y desventajas del medidor tipo tubo Dall. 
Ventajas. 
• Sencillo en su diseño. 
• Tiene una buena aproximación (± 1%). 
• Ocasiona una baja pérdida de carga. 
• Confiable. 
• Resistente. 
• No tiene partes móviles. 
Desventajas. 
• Alto costo. 
• Rango de medición limitado. 
• Requiere largos tramos de tubería recta para su instalación. 
• No es de uso común en  los sistemas de agua potable, alcantarillado y 
saneamiento,  debido  principalmente  a  que  en  nuestro  país  los 
fabricantes o distribuidores de equipo de medición, han dado preferencia 
a  otros  tipos  de medidores  de  caudal  y  no ofrecen  comercialmente  el 
Tubo Dall. 
Recomendaciones de uso. 
Este dispositivo se recomienda para ser usado en aguas  limpias o con bajos 
contenidos de  sólidos  en  suspensión,  en  sitios  donde  no  sea muy  importante  la 
pérdida de carga, o donde no se tengan limitaciones en cuanto a longitud recta de 
tubería sin piezas especiales. 
1.3.5.3. MEDIDOR TIPO TOBERA. 
Se han desarrollado varios diseños para medidores tipo tobera, el diseño típico 
consta  de  una  entrada  cónica  y  garganta  (tobera  convergente),  como  el  tubo 
Venturi, pero carece del cono de recuperación, ocasionando que la  recuperación 
de carga, sea menor que en el Venturi. Figura 19. 
Se  fabrican  sobre  especificaciones,  en  función  de  los  diámetros  de  las 
tuberías, y las diferenciales de presión a manejar en los sitios de instalación. 
En cuanto a los materiales de fabricación se construye en: acero, fierro colado, 
bronce y fibra de vidrio.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
35 
FIGURA 19. MEDIDOR TIPO TOBERA. 
Instalación. 
Este dispositivo puede instalarse en tuberías bridadas, o en instalaciones que 
descarguen a la atmósfera (figura 20), en cuyo caso solo se requiere la  toma de 
alta presión. 
FIGURA 20. INSTALACIÓN TÍPICA DEL MEDIDOR TIPO TOBERA. 
En forma general  requiere de 20 o más diámetros de  línea recta antes de su 
instalación  sin  piezas  especiales,  las  condiciones  detalladas  de  instalación,  en 
función de las características del sitio, son similares a las de placa de orificio y se 
verán mas adelante. 
Ç
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
36 
Ventajas. 
• Aproximación de ±1%. 
• Se  puede  usar  con  restricciones  en  líquidos  con  bajo  contenido  de 
sólidos en suspensión. 
• Confiable y simple en su diseño. 
• Facilidad de instalación. 
• No tiene partes móviles en contacto con el agua 
• Mantenimiento mínimo. 
• Resistente. 
• Bajo costo. 
Desventajas. 
• Rango de mediciónlimitada. 
• Requiere  de  mayor  longitud  para  su  instalación  que  otros  tipos  de 
medidores. 
• Baja recuperación de carga. 
Recomendaciones de uso. 
Este dispositivo puede usarse, en instalaciones que descargan a la atmósfera 
o  en  aquellas  en  que  no  sea  importante  la  pérdida  de  carga  ocasionada  por  el 
medidor. 
1.3.5.4. MEDIDOR TIPO PLACA DE ORIFICIO. 
La placa de orificio es uno de  los dispositivos de medición mas antiguos,  fue 
diseñado  originalmente,  para  usarse  en  gases,  no  obstante  se  ha  aplicado 
ampliamente en la medición de líquidos. 
El medidor de placa de orificio delgado, que es el que consiste en una placa 
delgada  y plana  con  una perforación  circular,  en  una placa delgada  y  plana  (de 
3/32" a 3/4" de espesor), el orificio guarda diferentes posiciones en  relación con 
los  ejes  de  la  placa,  esta  posición  puede  ser  concéntrica,  excéntrica  o 
segmentada. Figura 21. 
Las placas de orificio son usadas en  la medición de  líquidos  limpios, y no es 
aplicable a fluidos con altas concentraciones de sólidos en suspensión, debido a la 
tendencia de los sólidos, a acumularse aguas arriba de la placa, ocasionando su 
descalibración,  sin  embargo  alguna  literatura  indica  que  las  placas  de  orificio 
excéntricas o segmentadas, pueden manejar  líquidos con bajas concentraciones 
de sólidos en suspensión.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
37 
FIGURA 21. PLACAS DE ORIFICIO. 
Instalación. 
Este dispositivo, es  fijado a  la  tubería entre un par de bridas, y  las  tomas de 
presión se colocan aguas arriba y aguas abajo de  la placa de orificio. Figura 22. 
Este  medidor  puede  instalarse,  en  el  extremo  de  una  tubería  a  presión  que 
descargue a la atmósfera, en este caso solo requiere del orificio de alta presión. 
FIGURA 22. INSTALACIÓN DE PLACAS DE ORIFICIO. 
Las  placas  de  orificio,  son  los  más  sensibles  de  todos  los  dispositivos  de 
presión diferencial a los efectos de turbulencias aguas arriba, por lo que requieren 
de  un  largo  tramo  de  tubería  recta  aguas  arriba  del  punto  de  instalación.  A 
continuación,  se  reproducen  gráficas  para  diferentes  condiciones  de  instalación, 
que  en  función  de  la  relación  de  diámetros,  recomiendan  la  longitud  del  tramo 
recto. Figuras 23 a 27. 
Estas gráficas están construidas en forma similar a la del tubo Venturi, Figura 
17,  y  su  aplicación  es  semejante  a  lo  descrito  para  su  sección  izquierda,  con  la 
diferencia  de  que  en  las  gráficas  para  placa  de  orificio  en  los  dibujos  de  los
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
38 
arreglos para  instalación,  las distancias A, A'  y C corresponden a  la  longitud del 
tramo recto requerido antes del punto de instalación de la placa de orificio o tobera 
y  B  corresponde  a  los  requerimientos  de  longitud  recta  después  del  punto  de 
instalación. 
Ventajas. 
• Pocas restricciones en su instalación. 
• Confiabilidad y simplicidad en su diseño. 
• Calibración sencilla. 
• Bajo costo. 
• De fácil manejo. 
• No tiene piezas movibles en contacto con el agua. 
• Buena aproximación (±1%). 
Desventajas. 
• Rango de medición limitado que requiere continua verificación. 
• Errores en la aproximación, si el agua contiene sólidos en suspensión. 
• Se deterioran a través del tiempo. 
• Pérdida de carga alta. 
• Requiere de bastante longitud en su instalación. 
• Sensible a las turbulencias aguas arriba. 
Recomendaciones de uso. 
Este  dispositivo  es  recomendable  en  instalaciones  que  descargan  a  la 
atmósfera y en aquellas en que no importe la pérdida de carga ocasionada por el 
elemento de medición.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
39 
FIGURA 23. LOCALIZACIÓN DEL PUNTO DE INSTALACIÓN PARA PLACAS DE ORIFICIO 
CON ACCESORIOS EN UN MISMO PLANO. 
FIGURA 24. LOCALIZACIÓN DEL PUNTO DE INSTALACIÓN DE PLACAS DE ORIFICIO Y 
TOBERAS CON ACCESORIOS EN UN MISMO PLANO. 
FIGURA 25. LOCALIZACIÓN DEL PUNTO DE INSTALACIÓN DE PLACAS DE ORIFICIO Y 
TOBERAS CON ACCESORIOS EN DIFERENTES PLANOS.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
40 
FIGURA 26. LOCALIZACIÓN DEL PUNTO DE INSTALACIÓN DE PLACAS DE ORIFICIO Y 
TOBERAS CON REDUCCIÓN Y AMPLIACIÓN. 
FIGURA 27. LOCALIZACIÓN DEL PUNTO DE INSTALACIÓN DE ORIFICIOS Y TOBERAS, 
CUANDO SE TIENEN ACCESORIOS ANTES Y DESPUÉS.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
41 
1.3.6. MEDIDOR DE TUBO DE PITOT SIMPLEX 
El medidor de gasto tipo tubo de Pitot, también entra dentro de medidores de 
presión diferencial. 
Debido  a  que  el  Tubo  de  Pitot  Simplex  es  el  dispositivo  que  usaremos  para 
resolver nuestro problema, se presenta una información muy detallada del tema a 
continuación. 
Este  dispositivo  de medición  de presión  diferencial,  consiste  básicamente  de 
dos  tubos, uno de  los cuales  recibe  la carga de  impacto  (alta presión),  y el otro 
capta  la  carga  de  referencia  (baja  presión),  de  la  diferencia  entre  la  carga  de 
impacto  y  la  carga  de  referencia,  se  obtiene  la  carga  dinámica,  la  cual  es 
proporcional al cuadrado de  la velocidad del  flujo en movimiento, las cargas que 
actúan sobre los orificios se muestran en la figura 28 6 . 
FIGURA 28. ESQUEMA DE LAS CARGAS QUE ACTUAN SOBRE LOS ORIFICIOS. 
La  correlación  de  la  carga  dinámica  con  la  velocidad  del  fluido,  que  permite 
determinar  el  caudal  en  el  punto  de  medición,  esta  dada  por  las  siguientes 
ecuaciones: 
1  2 * V Cv g H = .........(1) 
( ) 1 * H d γ = − ..............(2) 
* Q V A = ...................(3) 
Sustituyendo (2) en (1): 
( ) 2 1 * V Cd g d γ = − ............(4) 
Sustituyendo (4) en (3): 
( ) * 2 1 * Q Cd A g d γ = − .......(5) 
6 Ronald, V. Giles, Mecánica de los Fluidos e Hidráulica, Ed. McGraw­Hill,  2ª ed., México, 1987, p.20.
MEDICIÓN DEL FLUJO DE AGUA RESIDUAL A PRESIÓN EN TUBERÍAS, A TRAVÉS DE UN TUBO DE PITOT CON INYECCIÓN DE AIRE 
42 
Donde: 
v = Velocidad del agua en m/seg. 
Cd = Constante de calibración del elemento primario (Pitot). 
g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/seg.). 
m γ = Peso específico del líquido manométrico. 
d = Deflexión en el manómetro diferencial en m.c.a. 
A = Área del tubo en m 2 . 
Q = Caudal en m 3 /seg. 
La ecuación es aplicable a fluidos no compresibles. 
Las presiones que  inciden en  los orificios pitométricos,  son  transmitidas a un 
manómetro  diferencial  por  medio  de  los  tubos  de  transmisión  y  mangueras, 
produciendo  una  deflexión  en  el  tubo  U  del  manómetro  diferencial,  y  como  ya 
habíamos  dicho,  esta  deflexión  es  proporcional  al  cuadrado  de  la  velocidad  del 
agua, en el punto donde estén colocados los orificios pitométricos. 
Condiciones que se deben cumplir para efectuar una buena medición con 
estos equipos. 
• El flujo debe ser homogéneo. 
• Las condiciones del  flujo  (diámetro  interno de  la  tubería,  temperatura y 
presión del fluido) deben ser determinadas con precisión. 
• La tubería debe trabajar a presión (tubo lleno). 
A continuación se describirá a detalle el equipo de hidrometría tipo Pitot y sus 
accesorios, así como el procedimiento para realizar un aforo con dicho dispositivo. 
1.3.6.1.­ DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE HIDROMETRÍA TIPO PITOT Y 
SUS ACCESORIOS. 
Equipo, herramienta y materiales. 
Para  ilustrar  parte  del  equipo,  en  la  figura No.  29  se muestra  el manómetro 
diferencial, dos  tubos Pitot, así como varillas calibradoras. En la  figura No. 30 se 
muestra  la  máquina  insercionadora,  pudiéndose  apreciar  las  silletas  para 
diferentes  diámetros  de  tubería,  así  como  la  cadena