Medidores de flujo

Medida de flujo y presión
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MEDICIÓN DE FLUJO Y PRESIÓN
6.1.- Introducción a la metrología: Calibración y medida de los errores
6.2.- Introducción a la medida de flujos
6.3.- Sondas de Velocidad
6.4.- Tipos principales de medidores de flujos
6.5.- Introducción a la medida de la presión
6.6.- Manómetros y barómetros
6.7.- Transductores de presión
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Los errores son inherentes a cualquier sistema la medida. Podemos consideramos de partida que estos
aparatos están calibrados, y por tanto se han eliminado de ellos todos los errores sistemáticos, pero aún
así, siempre existen errores que es imposible eliminar, asociados al mismo aparato, como a la forma de
medir. Por tanto, debemos partir siempre de esta base, la medida que obtenemos siempre conllevará
cierto error. Lo que debemos hacer es intentar cuantificarlo y acotarlo, para así que me resulten de utilidad
los resultados obtenidos.
6.1.- Introducción a la metrología: Calibración y medida de los errores
Veamos una serie de conceptos que son de utilidad, y que no
siempre están bien definidos o utilizados. No es lo mismo un
instrumento preciso que uno exacto. Un instrumento exacto es
un instrumento que proporciona una medida que como término
medio se acerca mucho al valor real, en cambio, un instrumento
preciso es un instrumento que proporciona medidas poco
dispersas, es decir, proporciona un alto grado de ‘repetibilidad’.
Podemos tener un instrumento muy preciso que nos
proporcione una lectura erronea, pero que si repetimos la
medida muchas veces, siempre nos de el mismo valor, o muy
parecido, eso es un instrumento preciso. En el esquema de la
figura se explica la diferencia entre exactitud y precisión

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Para medir la exactitud debemos comparar el valor promedio con el real, mientras que para medir la
precisión debemos comparar las medidas con las medida promedio
Podemos definir:
•Exactitud: Grado de cercanía de la lectura de un instrumento de medida respecto al valor verdadero de
la variable medida.
•Precisión: Grado de repetibilidad de las mediciones. Seria la medida de la dispersión de medidas
sucesivas respecto a la medida promedio de todas ellas
•Incertidumbre: grado de exactitud, seguridad o confianza con que fue hecha la medición.
•Error: Diferencia absoluta entre el valor verdadero y el valor medido.
Así, cuando midamos una magnitud con instrumento, lo haremos repetidas veces, para así poder
proporcionar un valor promedio:
∑
=
=
N
ii
r
N
r1
1
Y una medida de la dispersión:
∑−
−
=
=
N
ii
rNrr
1
2
1
)(
σ
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Así, podemos dar el valor de la medida como
r
rr
σ
±
=
Como podemos ver, podemos proporcionar la precisión de la medida, ya que sólo depende de un
análisis estadístico, pero no su exactitud, ya que para ello deberíamos conocer la del valor que
queremos saber. Cuando se calibra un instrumento de medida, lo que se hace es comprobar el valor
medido sobre una referencia patrón.

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6.2.- Introducción a la medida de flujos
Existe una amplísima variedad de dispositivos que permiten medir parámetros cinéticos en fluidos. Los
hay que miden exclusivamente velocidad ( Sondas de Velocidad ), Caudal volumétrico o Caudal másico.
Dentro de cada una de estas clase, existen otras que se clasifican según su método de funcionamiento.
Es difícil dar una regla general que nos permita determinar cual será la más conveniente en nuestro
proceso. Depende de que queremos medir, velocidad, caudal volumétrico ( m3/s) o másico ( kg/s ), del
tipo y geometría de la tubería, de la naturaleza del fluido a medir ( gas, líquido, o mezcla de los dos, limpio
o sucio, sin o con partículas disueltas, conductividad, etc ) , de la precisión que se desee alcanzar, y
sobre todo, de la economía. Por regla general, los aparatos de medida son bastante caros si se desea
cierta precisión.
En primer lugar vamos a estudiar las sondas de velocidad, las cuales miden exclusivamente velocidad en
un punto, desde los sencillos tubos de Pitot hasta los sofisticados sistemas de anemometría de hilo
caliente o láser por efecto Doppler. A continuación se detallarán los medidores de caudal más comunes
en la industria como son los tubos venturi, los diafragmas o las toberas, así como los caudalímetros de
área variable.Seguidamente se introducirán otros sistemas de medida del caudal tanto volumétricos como
másicos más sofisticados y precisos, analizando su principio de funcionamiento y las principales
características.
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6.3.- Sondas de la Velocidad
6.3.A.- Tubo de Pitot
0
2
00
1
2
1
122 z
g
V
P
z
g
V
P++=++
γγ
Punto de Estancamiento
V1=0
g
V
P
P2
2
00
1+=
γγ
2
2
2
2
1
2
1
122 z
g
V
P
z
g
V
P++=++
γγ
V2=0V1=0
Patm
lzz
P=−= 12
1
γ
Donde se ve que p1será la presión total o presión de
estancamiento, que tiene en cuenta tanto la presión estática
como la presión dinámica producida por la velocidad.
Si conocemos la presión estática en el punto 0 podríamos
saber cual es el valor de la velocidad en el conducto.
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛−=
γγγ
00
1
0.2.2 P
lg
P
P
gV

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6.3.B.- Tubo de Prandtl Como se ha visto, el tubo de Pitot nos permite
medir velocidades, pero necesitamos conocer la
presión estática de la tubería. Así, a Prandtl se le
ocurrió la idea de unir en un mismo dispositivo el
tubo de Pitot y un medidor de presión, con lo que
tener en un único dispositivo todo lo necesario
para conocer la velocidad. Así, lo que
comúnmente conocemos como tubo de Pitot en
realidad es un tubo de Prandtl.
Tubo de Pitot
Orificios que permiten
determinar la presión
estática del fluido ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛−=
γγ
estáticacamientoes PP
gV tan
0.2
En verdad, no nos interesa conocer la presión de
estancamiento o la estática, sino solamente la
diferencia entre ambas.
Pestancamiento
Pestática
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⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛−=
γγ
estáticacamientoes
vPP
gCV tan
0.2.
Así, con un manómetro diferencial que nos proporcione el valor de la diferencia podríamos
obtener el valor de la velocidad del fluido. En verdad, la velocidad calculada de forma teórica no
coincide exactamente con la real, se ha de multiplicar por un coeficiente experimental de la
velocidad, Cv, el cual puede oscilar alrededor de la unidad.
Esquema de funcionamiento de un
Tubo de Pitot Comercial
Esquema de un Tubo de Pitot
Comercial Instalado

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Recordemos que la medida de la velocidad se realiza en un único punto, pero en las tuberías la
velocidad no es uniforme en todos los puntos sino que tiene cierto perfil. Por tanto, deberemos hacer
una serie de medidas para poder determinar el perfil de velocidades, y así poder promediarlo y
obtener una velocidad media.
Existen ciertos tubos de Pitot que ya hacen por si mismo el
promediado, introduciendo una serie de orificios distribuidos
a lo largo del diámetro de la tubería, calculando ya una
velocidad promedio directamente.
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Tubo de Pitot Comercial