MEDIDAS DE CAUDAL POR TORBELLINO

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA 
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICE-RECTORADO “LUIS CABALLERO MEJÍAS”
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
CÁTEDRA: INSTRUMENTACIÓN
MEDIDAS DE CAUDAL POR TORBELLINO 
	Profesor:
	Integrantes:
	
	
	López Eduardo 
	De Sousa Yosibel Exp: 2009203059
	
	Reales Yisbel Exp: 2011203006
							 
Caracas, abril 2016
INTRODUCCIÓN
En la mayor parte de las operaciones realizadas en los procesos industriales y en las efectuadas en laboratorio y en plantas piloto es muy importante la medición de los caudales de líquidos o de gases.
Existen varios métodos para medir el caudal según sea el tipo de caudal volumétrico o másico deseado. Los más importantes son los medidores volumétricos: presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida, desplazamiento positivo, torbellino y oscilante; y los medidores de caudal de masa: compensación de presión y temperatura en medidores volumétricos, térmico, momento y fuerza coriolis.
El método de medición de caudal a estudiar será por torbellino, cuyo elemento es un medidor de frecuencia de termistancia o condensador y un transmisor transductor de resistencia (convertidor de energía por medio de una resistencia).
Estas mediciones de flujo o caudal en los procesos industriales se hacen necesarias por dos razones principales: para determinar las proporciones en masa o en volumen de los fluidos introducidos en un proceso, y para determinar la cantidad de fluido consumido por el proceso con el fin de computar costos.
MEDIDOR DE CAUDAL POR TORBELLINO
El medidor de caudal por torbellino se basa en la determinación de la frecuencia del torbellino producido por una hélice estática situada dentro de la tubería por la cual pasa el fluido (líquido o gas). La frecuencia del torbellino es proporcional a la velocidad del fluido de acuerdo con la expresión conocida como número de Strouhal:
.
Dónde:
St: número de Strouhal.
f: frecuencia del torbellino.
d: anchura del torbellino.
v: velocidad del fluido.
FIG. 1. MEDIDOR DE CAUDAL POR TORBELLINO.
FIG. 2. TORBELLINO.
La detección de la frecuencia se puede lograr de varias formas:
· Con sensores que detectan los picos de presión en el lado contrario del torbellino.
· Con una termistancia (resistencia variable) de muy baja inercia térmica que sigue los efectos de refrigeración del torbellino generado por el gas.
· Mediante un condensador de capacidad variable, función de la deformación de un diafragma (placa) ante las ondas de presión del torbellino;
· A través de la aplicación de un haz de ultrasonidos perpendicularmente al torbellino, midiendo el tiempo de transito del haz desde el transmisor al receptor.
El número de Strouhal es constante para números de Reynolds comprendidos entre 10.000 y 1.000.000 y d es mantenido constante por el fabricante del medidor, con lo cual, y siendo:
Con:
Q: caudal volumétrico del fluido.
s: sección de la tubería.
Resulta:
Siendo: una constante.
Por lo tanto, el caudal volumétrico del fluido es proporcional a la frecuencia del torbellino.
La detección de la frecuencia se logra con sensores de presión de cristales piezoeléctricos que detectan los picos de presión en el lado contrario del torbellino, o con una termistancia de muy baja inercia térmica que sigue los efectos de refrigeración del torbellino generado en el gas, o bien mediante un condensador de capacidad variable, función de la deformación de un diafragma (placa) ante las ondas de presión del torbellino o bien mediante la aplicación de un haz de ultrasonidos perpendicularmente al torbellino, midiendo el tiempo de transito del haz desde el transmisor al receptor.
Los transductores de torbellino son adecuados en la medida de caudales de gases y de líquidos y su intervalo de medida entre el valor máximo y el mínimo es de 50 a 1. Deben instalarse en tubería recta con longitudes mínimas de 10 diámetros aguas arriba y de 5 diámetros aguas abajo. El medidor debe instalarse perfectamente alineado con la tubería para asegurar la formación correcta de torbellinos.
La precisión del instrumento es de ±0,2% del caudal instantáneo, por lo cual el error en tanto por ciento de la escala se hace mayor cuanto más bajo es el caudal.
VENTAJAS DE MEDIR POR MÉTODO DE TORBELLINO
· Adecuados para gases, vapores y líquidos.
· Amplia capacidad de rango de flujo (50:1).
· Mantenimiento mínimo.
· Buena exactitud y repetibilidad.
DESVENTAJAS DE MEDIR POR MÉTODO DE TORBELLINO
· No sirve para fluidos viscosos sucios.
· Limitaciones de tamaño de tubería (<> 10000).
· La instalación debe ser en una tubería recta, con el medidor perfectamente alineado.
· Precisión del instrumento es de ±0.2% del caudal medido, por lo que el error porcentual se hace mayor cuanto más bajo es el caudal.
INSTRUMENTOS VORTEX
Los instrumentos de vortex son parecidos al de torbellino exceptuando que están basados en el efecto Von Karman. Cuando un fluido fluye por un cuerpo en forma de cono se generan alternativamente vórtices (áreas de baja presión y estabilidad) por los lados de este cuerpo. La frecuencia de estos vórtices es directamente proporcional a la velocidad, y por tanto, al caudal.
El flujo de gases, vapores y líquidos puede ser medido sobre un amplio rango independiente de las propiedades del fluido con el medidor de flujo tipo SWIRL o torbellino. Este medidor es libre de mantenimiento y no contiene partes móviles.
FIG. 3. INSTRUMENTO DE MEDICIÓN VORTEX.
Un cuerpo guía estacionario es colocado a la entrada del medidor, su forma es similar al rotor utilizado en los medidores de turbina. Este cuerpo hace que el fluido se mueva circularmente (torbellinos). La corriente de flujo se mueve circularmente en forma de espiral a través de la sección del SWIRL.
FIG. 4. FLUIDO POR MÉTODO VORTEX.
CONCLUSIONES
El flujo de un fluido es la cantidad de caudal que pasa por una sección transversal de la tubería por unidad de tiempo. Esta cantidad de fluido se puede medir en volumen o en masa. Al estudiar un método de medición volumétrica, como lo es el método de medición por torbellino, se determina el caudal en volumen del fluido por deducción. 
La medición de caudal volumétrico en la industria se efectúa principalmente con elementos que dan lugar a una presión diferencial al paso del fluido.
Este método es de gran importancia, porque sirve para analizar las turbulencias existentes en el fluido de un determinado medio al medir el mismo.
BIBLIOGRAFÍA
Herrera, G. (2009). Medidores de Desplazamiento Positivo. Página web en línea. Disponible: http://camiloherrerag-desplazamientopositivo.blogspot. com/2009/05/torbellinos-y-vortex.html [Consulta: 16/04/2016]
Tecnologías de Medición de Flujo. Página web en línea. Disponible: http://medirvariables.blogspot.com/2009/11/tecnologias-de-medicion-de-flujo.html [Consulta: 16/04/2016]
Creus, A. (1990). Instrumentación Industrial. 6ª edición. Editorial Alfaomega.
Universidad de los Andes. Medidores de Flujo Volumétrico. Página web en línea. Disponible: http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/djean /index_archivos/INST_Flujo/medidoresflujovolumetrico/flujovolumetricobase.html [Consulta: 16/04/2016]