Medidores de Flujo

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Medidores de Caudal
DEFINICION DE CAUDAL
 El caudal o flujo se define como el movimiento de líquidos y gases en 
respuesta a una fuerza dada, bien sea presión o gravedad. 
 En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que pasa por 
determinado elemento en la unidad de tiempo. Normalmente se identifica 
con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad 
de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa 
que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.
 El caudal o flujo se caracteriza mediante la “tasa de flujo”, que 
corresponde a la velocidad de dicho movimiento.
 Las unidades de ingeniería en que comúnmente se expresa la “tasa de 
flujo” son:
Flujo Másico:
• Kg / hr
• Libras / seg
• Ton / hr
Flujo Volumétrico:
 Litro / seg
 Pie cúbico / hr
 Barriles / hr
 Galones / hr
Caudal
 MEDIDORES VOLUMÉTRICOS: 
• LOS MEDIDORES VOLUMÉTRICOS DETERMINAN EL CAUDAL EN VOLUMEN DEL 
FLUIDO , BIEN SEA DIRECTAMENTE (EJ.: MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO), O 
INDIRECTAMENTE POR DEDUCCIÓN (PRESIÓN DIFERENCIAL, VELOCIDAD, 
VORTEX, AREA VARIABLE)
• UNIDADES MÁS USUALES EN INGIENERÍA:
 m3/s
 l/h
 pie3/s 
 MEDIDORES MÁSICOS: 
• LOS MEDIDORES DE FLUJO MÁSICO DETERMINAN GENERALMENTE UNA MEDIDA 
VOLUMÉTRICA COMPENSÁNDOLA CON LAS VARIACIONES DE DENSIDAD DEL 
FLUIDO O CAMBIOS DE PRESIÓN Y TEMPERATURA EN EL CASO DE GASES Y 
VAPORES, O BIEN MIDIENDO DIRECTAMENTE EL CAUDAL DE MASA 
APROVECHANDO ALGUNA CARACTERÍSTICA MEDIBLE DE LA MASA DEL FLUIDO 
(EJ.:MEDIDORES TÉRMICOS).
• UNIDADES MÁS USUALES EN INGIENERÍA:
 Kg./s
 Ton/h
 lbm/s
NÚMERO DE REYNOLDS (Re)
 El número de Reynolds es un factor importante en el análisis de 
cualquier tipo de flujo cuando hay un gradiente de velocidad 
significativo (“shear”). Su fórmula es:
 Donde “D” es el diámetro interno de la tubería, “v” es la 
velocidad volumétrica, “ρ” es la densidad, “μ” es la viscosidad 
dinámica y “G” es la velocidad másica.
 El número de Reynolds (Re) indica el significado relativo del 
efecto de la viscosidad comparado con la inercia, y es 
proporcional a la inercia dividido entre la fuerza de viscosidad.
 El flujo puede caracterizarse como:
 Laminar si Re < 2300 
 Transitorio si 2300 < Re < 4000 
 Turbulento si 4000 < Re 

 GDvD ...
Re 
NÚMERO DE REYNOLDS (Re)
Laminar:
 Normalmente ocurre en tuberías de diámetro pequeño y bajas velocidades 
de flujo. Puede ser representado como una serie de cilindros, en los que la 
parte interna es la más rápida, y la parte que toca la tubería no está en 
movimiento.
Turbulento:
 Los vórtices de flujo son completamente impredecibles. Esto ocurre 
normalmente a altas tasas de flujo y tuberías grandes.
Transitorio:
 Es una mezcla entre flujo laminar y turbulento, con turbulencia cerca del 
centro de la tubería y laminar cerca de los bordes. Cada uno de estos tipos 
de flujo se comportan de diversas formas en términos de su pérdida 
energía por fricción. 
Cavitación 
 La cavitación o aspiración en vacío es un efecto hidrodinámico que se 
produce cuando el agua o cualquier otro fluido pasa a gran velocidad por 
una arista afilada, produciendo una descompresión del fluido. Puede 
ocurrir que se alcance la presión de vapor del líquido de tal forma que las 
moléculas que lo componen cambian inmediatamente a estado de vapor, 
formándose burbujas o, más correctamente, cavidades. Las burbujas 
formadas viajan a zonas de mayor presión e implotan (el vapor regresa al 
estado líquido de manera súbita, «aplastándose» bruscamente las 
burbujas) produciendo una estela de gas y un rápido desgaste de la 
superficie que origina este fenómeno.
 La implosión causa ondas de presión que viajan en el líquido. Estas 
pueden disiparse en la corriente del líquido o pueden chocar con una 
superficie. Si la zona donde chocan las ondas de presión es la misma, el 
material tiende a debilitarse metalúrgicamente y se inicia una erosión que, 
además de dañar la superficie, provoca que ésta se convierta en una zona 
de mayor pérdida de presión y por ende de mayor foco de formación de 
burbujas de vapor. Si las burbujas de vapor se encuentran cerca o en 
contacto con una pared sólida cuando implosionan, las fuerzas ejercidas 
por el líquido al aplastar la cavidad dejada por el vapor dan lugar a 
presiones localizadas muy altas, ocasionando picaduras sobre la superficie 
sólida.
http://es.wikipedia.org/wiki/Vac%C3%ADo
http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrodin%C3%A1mica
http://es.wikipedia.org/wiki/Agua
http://es.wikipedia.org/wiki/Fluido
http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vapor
http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquido
http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula
http://es.wikipedia.org/wiki/Vapor
http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_%28f%C3%ADsica%29
Medidores de Caudal
 Medidores de presión diferencial
• Placa orificio
• Tubo Venturi
• Tubo Pitot
• Medidores de impacto
 Medidores de velocidad
• Medidor de turbina
• Medidor electromagnético
• Medidor Vortex
• Rotámetro
• Medidor de ultrasonidos
 Medidores másicos
• Medidor másico térmico
• Medidor de Coriolis
 Medidores volumétricos
• Medidor de desplazamiento positivo
Medidores de presión diferencial
Placa Orificio, Tobera, Venturi, Pitot, 
tubo Annubar. Este grupo de 
caudalímetros está basado en la 
ecuación de Bernoulli. De ahí se 
puede deducir que frente a un 
aumento de velocidad, por ejemplo 
al pasar por una restricción en la 
cañería, se producirá una 
disminución en la presión, Se puede 
establecer una relación entre la 
velocidad circulante y la diferencia de 
presión que se produce. Esta 
diferencia de presión se puede medir 
y de ahí determinar la velocidad. 
Multiplicando esa velocidad por el 
área de la cañería obtendremos el 
caudal volumétrico.
Placa orificio
 Es una placa con un orificio (generalmente afilado aguas arriba y biselado aguas 
abajo).
 Se usa con líquido limpios y gases.
 Los fluidos sucios producen erosión del filo de la placa.
 Se usan orificios excéntricos:
– en la parte alta, para permitir el paso de gases al medir líquidos.
– en la parte baja, para dejar pasar sólidos suspendidos.
Tubo Venturi
 Se utiliza cuando es importante limitar la caída de presión.
 Consiste en un estrechamiento gradual cónico y una descarga con 
salida también suave.
 Se usa para fluidos sucios y ligeramente contaminados.
 Se utiliza para tasas de "turn down" (relación entre el máximo y el 
mínimo caudal, ej. 4:1 ) altas, como la de las líneas de vapor.
 El alto coste restringe su utilización.
Tubo Venturi
Tubo Pitot y Annubar
 Mide la velocidad en un 
punto.
 Consiste en un tubo de 
pequeño diámetro que se 
opone al flujo. Midiendo la 
presión total del punto. Si 
medimos la presión estática 
con otro tubo, podemos 
calcular la velocidad como 
función de la diferencia de 
presiones.
 Miden un diferencial 
depresión entre la 
presión dinámica 
menos la presión 
estática.
Tubo Pitot y Annubar
 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.
 El tubo Annubar es una variante 
del tubo de Pitot que dispone de 
varias tomas, a lo largo de la 
sección transversal, con lo que 
se mide la presión total en 
varios puntos, obteniendo la 
media de estos valores y 
evitando el error que produce el 
tubo de Pitot.
http://www.omega.com/ppt/pptsc.asp?ref=FPT6100_6200&nav=greg05
Medidores de 
velocidad
Turbina
 El fluido entra en el medidor y 
hace girar un rotor a una 
velocidad que es proporcional 
a la del fluido, y por tanto al 
caudal instantáneo.
 La velocidad de giro del rotor 
se mide por conexión 
mecánica (un sensor registra 
el número de vueltas) o por 
pulsos electrónicos generados 
por cada giro.
 Son los más precisos 
(Precisión 0.15 - 1 %).
 Son aplicables a gases y 
líquidos limpios de baja 
viscosidad.
 Problemas: Pérdida de carga y 
partes móviles
http://www.omega.com/ppt/pptsc_lg.asp?ref=FTB900&Nav=gref02http://www.omega.com/ppt/pptsc.asp?ref=FLSC18_28_34_35_51&nav=gref02
http://www.omega.com/ppt/pptsc.asp?ref=FTB8000A&nav=gref02
Medidor 
electromagnético
Medidor electromagnético
 Se basan en la Ley de inducción electromagnética de Faraday: “el voltaje 
inducido en un conductor que se mueve en un campo magnético, es 
proporcional a la velocidad del conductor, dimensión del conductor, y 
fuerza del campo magnético” (E=KV D B).
 El medidor consta de:
– Tubo de caudal: el propio tubo (de material no magnético) recubierto de material 
no conductor (para no cortocircuitar el voltaje inducido),bobinas generadoras del 
campo magnético, electrodos detectores del voltaje inducido en el fluido.
– Transmisor: Alimenta eléctricamente (C.A. o C.C.) a las bobinas. Elimina el ruido 
del voltaje inducido. Convierte la señal (mV) a la adecuada a los equipos de 
control.
Principio de funcionamiento
 El medidor electromagnético de caudal 
se basa en las leyes de inducción de 
Faraday, según las cuales un conductor 
que se mueve dentro de un campo 
magnético genera una tensión eléctrica. 
Este principio de medida se aplica a un 
fluido conductor que se desplaza por 
una tubería sobre la que se genera un 
campo magnético perpendicular al 
sentido del caudal (véase el esquema). 
La tensión que se induce en el fluido se 
mide mediante dos electrodos situados 
diametralmente opuestos entre si. Esta 
señal de tensión UE es proporcional a la 
inducción magnética B, a la separación 
entre electrodos D y a la velocidad 
media del fluido v. Si la inducción 
magnética B y la distancia entre 
electrodos D son valores constantes, la 
señal de tensión UE es proporcional a la 
velocidad media del caudal. La ecuación 
para el cálculo del caudal volumétrico 
muestra cómo la señal de tensión UE es 
lineal y proporcional al caudal 
volumétrico. El convertidor convierte la 
señal de tensión inducida en señales de 
salida digital, analógica y escalada.
Medidor electromagnético de caudal
 Son idóneos para medir el caudal 
de cualquier líquido, lodo o fango 
que tenga una mínima 
conductividad eléctrica específica.
 Es poco sensible a los perfiles de 
velocidad y exigen conductividad 
del fluido de 5μΩ/cm.
 No originan caída de presión .
 No contienen piezas móviles ni 
prominentes, no se desgastan y 
son resistentes a la corrosión. 
 Se usan para líquido sucios, 
viscosos. y contaminados.
 Precisión: 0.25 - 1%
http://www.omega.com/ppt/pptsc.asp?ref=FMG400&nav=greh03
http://www.omega.com/ppt/pptsc_lg.asp?ref=FMG3000_FMG3100&Nav=greh02
Medidor Vortex
 La introducción de un cuerpo romo en 
la corriente de un fluido provoca un 
fenómeno de la mecánica de fluidos 
conocido como vórtice o torbellino 
(efecto de Van Karman).
 Los vórtices son áreas de movimiento 
circular con alta velocidad local.
 La frecuencia de aparición de los 
vórtices es proporcional a la velocidad 
del fluido.
 Los vórtices causan áreas de presión 
fluctuante que se detectan con 
sensores.
 Para poder usar este medidor es 
necesario que el fluido tenga un valor 
mínimo del número de Reynolds 
(Remín = 4.000, Relineal = 20.000).
 Indicado para gases y líquidos limpios.
 Precisión: 1%
El número de Reynolds es un número adimensional que indica la 
relación existente entre las fuerzas de inercia
y las de viscosidad del fluido.
http://www.omega.com/ppt/pptsc.asp?ref=FV500C&nav=greg03
http://www.omega.com/ppt/pptsc.asp?ref=FV600&nav=greg03
Medidores de área 
variable
Rotámetros
 Medidores de área 
variable en los que un 
flotador cambia su 
posición de forma 
proporcional al caudal
 Como indicador visual. 
Se le puede hacer 
acoplamiento 
magnético
 Instalación en vertical
http://www.omega.com/ppt/pptsc.asp?ref=FL110&nav=greb02
http://www.omega.com/ppt/pptsc.asp?ref=FL210_215&nav=greb02
http://www.omega.com/ppt/pptsc.asp?ref=FL45200&nav=greb02
http://www.omega.com/ppt/pptsc.asp?ref=FLW71000&nav=greb02
http://www.omega.com/ppt/pptsc.asp?ref=FLR-D&nav=greb06
http://www.omega.com/ppt/pptsc.asp?ref=FLR1600&nav=greb06
http://www.omega.com/ppt/pptsc.asp?ref=FL2100A&nav=greb03
Medidores de caudal 
por Ultrasonido
El ultrasonido es una onda acústica 
cuya frecuencia está por encima del 
límite perceptible por el oído humano 
(aproximadamente 20 KHz). 
Medidores de caudal por 
Ultrasonido
 Emplean ondas ultrasónicas para determinar el caudal.
 Son buenos para medir líquidos altamente contaminados o 
corrosivos, porque se instalan exteriormente a la tubería.
 Como el ultrasonido atraviesa también los cuerpos sólidos, 
los sensores pueden montarse sobre la pared exterior de la 
tubería. Gracias a ello la medición no es invasiva y para 
instalar los sensores no se necesita perforar la tubería.
 Precisión: 2 - 5%
Existen dos técnicas de medición de caudal con ultrasonido:
• Medidor por retardo de propagación 
• Medidor por efecto Doppler
Medición por retardo de 
propagación 
 El principio de medición por retardo de 
propagación se basa en el hecho de que la 
velocidad de propagación del ultrasonido en 
un fluido depende de la velocidad a que se 
desplaza dicho fluido. En forma similar a un 
nadador que nada en contra de la corriente, 
una señal de ultrasonido se desplaza mas 
lentamente en contra de la corriente que a 
favor de la misma.
 Para la medición se emite un impulso 
ultrasónico en dirección de la corriente del 
fluido y un segundo impulso en contra de la 
corriente. Los sensores actúan 
alternativamente como emisores y 
receptores.
 El tiempo de propagación (transit time) de 
las señales acústicas a favor de la corriente 
es más corto que el de las señales que se 
emiten contra la corriente. Se mide la 
diferencia o retardo entre las señales (Δt), 
en base a lo cual puede hallarse la 
velocidad media del fluido en el paso que 
atraviesa la señal acústica. Mediante una 
corrección del perfil se calcula la velocidad 
de flujo sobre toda la sección de la tubería, 
la cual es proporcional al caudal 
volumétrico.
 El efecto Doppler, consiste en la 
variación de la longitud de onda de 
cualquier tipo de onda emitida o 
recibida por un objeto en 
movimiento. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Longitud_de_onda
http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_%28f%C3%ADsica%29
Medidor de caudal por efecto 
Doppler
 Medidor Doppler
– Emite ondas de 
frecuencia fija que 
reflejan en el fluido.
– Como el fluido 
posee velocidad se 
produce una 
variación de la 
frecuencia de la 
onda reflejada
Medidores de caudal
de sólidos
Funcionamiento
El principio de funcionamiento es muy
sencillo – el material sólido entra en el
medidor de caudal por la placa de guía
del caudal y pega en la placa sensora,
generando una fuerza mecánica y
continua sin interrumpir el proceso o la
producción.
La fuerza horizontal es convertida en una
señal eléctrica, controlada por la unidad
electrónica utilizada con el medidor de
caudal, para la visualización del caudal
instantáneo y de la cantidad de material
totalizada.
 La medición solo se basa en la fuerza 
horizontal de la fuerza de impacto.
 No se tomará en cuenta la fuerza 
vertical provocada por la acumulación 
de material en la superficie no 
utilizada de la placa sensora. Por 
consiguiente, no hay desviaciones del 
cero, lo cual elimina la necesidad de 
repetir las calibraciones.
Medidores másicos
Medidor másico térmico
 Medidor de incremento de Temperatura
Consiste en aportar calor en un punto de la corriente y medir la temperatura 
aguas arriba y aguas abajo.
– Si la velocidad del fluido fuese nula no habría diferencia de Tª, pero al existir 
velocidad la diferencia de Tª es proporcional al flujo másico existente.
– Lo más común es el diseño en bypass.
– Precisión: 1%
Medidor de Coriolis
 Medidor másico. Se basa en que la 
aceleración absoluta de un móvil es 
la resultante de la relativa, la de 
arrastre y la de Coriolis
 Tres bobinas electromagnéticas 
forman el sensor:
– La bobina impulsora hace vibrar 
los (dos) tubos, sometiéndolosa 
un movimiento oscilatorio de 
rotación alrededor del eje OO’. 
Vibran a la frecuencia de 
resonancia (menos energía), 
600-2000 Hz.
– Los 2 detectores 
electromagnéticos inducen 
corrientes eléctricas de forma 
senoidal, que están en fase si no 
circula fluido.
 El flujo atraviesa (dos) tubos en 
forma de U, estando sometido a una 
velocidad lineal "v" y una velocidad 
angular "ω" de rotación alrededor de 
O-O’, por lo que sufre una 
aceleración de Coriolis de valor a=2 
ω x v
MEDIDOR DE MASA: CORIOLIS
Medidor de Coriolis
Medidor de Coriolis
 La fuerza ejercida sobre el fluido como consecuencia de la 
aceleración cambia de signo con "v", por lo que se genera 
un par de fuerzas que produce una torsión de los tubos 
alrededor del eje RR'.
 La torsión alrededor del eje R-R’ produce un desfase de 
tiempo .t, entre las corrientes inducidas por los detectores 
lectromagnéticos, que es proporcional al par de fuerzas 
ejercido sobre los tubos, y por tanto a la masa que circula 
por ellos.
 Alta precisión: (0.2 - 0.5%)
 La medida es independiente de la temperatura, presión, 
densidad, viscosidad y perfil de velocidades.
 Mantenimiento casi nulo, lo que abarata su coste.
 Se aplica a fluidos viscosos, sucios, corrosivos con Tª 
extrema alta o baja, y con altas presiones.
Medidores volumétricos
Medidores volumétricos
 Medidor de 
desplazamiento positivo
• – El flujo se divide en 
segmentos de volumen 
conocido, contando el 
número de segmentos en 
un intervalo de tiempo.
• – Se usa en aplicaciones 
de fluidos de alta 
viscosidad, y fluidos de 
menos de 5 μS/cm (no se 
pueden usar el medidor 
magnético).
• – No se recomienda con 
fluidos sucios al existir 
partes móviles.
• – Precisión: (0.2 - 0.5%)
CRITERIOS PARA SELECCIÓN
 Fluido a Medir (Sólido, Líquido, Gas)
 Precisión y Aplicación (Transferencia y Custodia, 
etc.)
 Condiciones de proceso (presión, temp, 
densidad, etc.)
 Facilidades para instalación
 Tecnología
 Fabricante
 Régimen de Flujo
 Distancias Aguas Arriba y Aguas Abajo
 Aprobaciones Internacionales
DEPENDIENDO DE LA 
APLICACIÓN
Líquidos Gas Vapor Slurry
Rotámetros Rotámetros Rotámetros Presión Diferencial
Presión Diferencial Presión Diferencial Presión 
Diferencial
Electromagnético
Desplazamiento 
Positivo
Desplazamiento 
Positivo
Turbina Ultrasónico
Turbina Turbina Coriolis
Electromagnético Dispersión 
Térmica
Ultrasónico Coriolis
Dispersión Térmica
Coriolis