Caudalímetros e indicadores de flujo a
simple vista Cómo funcionan
los caudalímetros Los caudalímetros de área variable son básicamente tubos verticales cónicos en su interior, montados con el extremo más grande en la parte superior. Dentro del tubo se coloca una coma flotante o rotor con un diámetro exterior ligeramente inferior al diámetro mínimo del tubo. El espacio libre entre la coma flotante y el tubo forma un paso anular u orificio. Como el tubo es cónico, el área de este orificio es mayor al acercarse la coma flotante a la parte superior que al acercarse a la parte inferior. Al conectar el tubo a una línea de flujo de fluido de manera que la dirección del flujo sea de abajo hacia arriba, el flotador se moverá hacia arriba y se apoyará en un punto en el que el orificio sea lo suficientemente grande como para dejar pasar el
fluido que circula por el sistema. Intervienen varias fuerzas : la posición precisa del flotador dentro del tubo viene determinada por varias fuerzas que actúan sobre él. Estas fuerzas son: 1. El peso del coma flotante; 2. La presión de velocidad del fluido que fluye multiplicada por el área del coma flotante; 3. La flotabilidad del coma flotante (peso del volumen de fluido desplazado por el coma flotante); 4. La resistencia aerodinámica o hidrodinámica viscosa del fluido sobre el coma flotante. El peso del coma flotante actúa hacia abajo, mientras que la presión
de velocidad, la flotabilidad y la resistencia actúan hacia arriba sobre él. Lectura y escalas - Al hacer que el tubo sea transparente para que se pueda ver la posición del flotador y al proporcionar una escala a lo largo del mismo, podemos «leer» la posición del flotador en términos de números en la escala. Estos números de la escala pueden ser de dos tipos: 1. De naturaleza arbitraria (por sí mismos no significan nada, pero cobran sentido cuando se comparan con una curva de calibración) o: 2. Pueden estar precalibrados para lectura directa; para mostrar el caudal volumétrico real
(en cfm, cc por minuto, etc.) del fluido para el que está calibrado el caudalímetro. Factores limitantes : aunque la relación básica descrita anteriormente es lineal, ciertas propiedades de los fluidos tienden a modificar esta relación. Estos cambios se acentúan donde el orificio variable formado entre la coma flotante
y el tubo se vuelve muy grande o muy pequeño. Por ejemplo... Velocidad sónica - Cuando el orificio es especialmente grande y se combina con una Coma flotante pesada, las velocidades del gas u otro fluido a través del área del orificio pueden acercarse a la velocidad sónica. En este rango de velocidades, las ondas de choque reflejadas hacen que la Coma flotante se vuelva inestable y, por lo general, se mueva de un lado a otro y de arriba abajo dentro del orificio. En el mejor de los casos, esta condición hace imposible tomar una lectura y, en el peor, puede incluso destruir el caudalímetro. La adición de guías de flujo (integradas en ciertos caudalímetros Dwyer Rate-Master®) a menudo puede mejorar la estabilidad y el rendimiento del sistema al canalizar el flujo en múltiples corrientes que igualan los efectos dinámicos y evitan la oscilación del flotador. Esto tiene el nuevo efecto de elevar el límite de funcionamiento satisfactorio y, por lo tanto, ampliar el rango y la precisión que
podemos lograr con cualquier tubo medidor de flujo. Otros factores que contribuyen a la transición al flujo laminar son la baja velocidad (a menudo asociada a un flotador ligero), la baja densidad o gravedad específica y la alta viscosidad del fluido que fluye. Cuando prevalecen las condiciones de flujo laminar, suele ser necesaria una escala mucho más amplia. Los medidores que funcionan en el área de flujo laminar son muy difíciles de fabricar y calibrar con el grado de precisión que se espera normalmente de los caudalímetros de área variable. Flujo turbulento : la mayoría de los caudalímetros de área variable funcionan en el rango de flujo
turbulento, que se produce por debajo de las velocidades sónicas y por encima del rango de flujo laminar. En el flujo turbulento, las partículas del fluido en movimiento se desplazan por trayectorias aleatorias dentro de la corriente, en lugar de hacerlo en violentas ondas de choque como en el flujo sónico o en trayectorias paralelas muy suaves como en el flujo laminar. En el flujo turbulento, las variables siguen las relaciones . Estas curvas son números de Reynolds bastante precisas para pequeños cambios en la presión y la gravedad específica. Para cambios grandes o cuando hay un cambio en la viscosidad, es mucho mejor recalibrar el caudalímetro para las condiciones específicas en las que se utilizará. que se muestran en las curvas Números de Reynolds : los
son útiles en el estudio del comportamiento de los fluidos y son muy útiles para separar el flujo laminar del turbulento. El número de Reynolds de un sistema de flujo de fluidos se describe como un índice adimensional. Es equivalente al diámetro del orificio en pies multiplicado por la velocidad media del fluido en pies por segundo multiplicado por la densidad del fluido en libras por pie cúbico dividido por la viscosidad absoluta en libras por segundo pie. Se dice que un sistema que funciona con un número de Reynolds inferior a 2000 está sujeto a un flujo laminar, mientras que los números de Reynolds superiores a 3000 se encuentran claramente en la zona de flujo turbulento. Cómo funcionan los indicadores de
flujo visual Un indicador de flujo
visual consiste básicamente en una pequeña carcasa equipada con una ventana de vidrio que se inserta en un tramo de tubo para observar el flujo del fluido en el tubo. Para mejorar la visibilidad del flujo, a menudo se incorpora un rotor en la corriente de flujo, de modo que el fluido que incide en las paletas del rotor hace que este gire. El rotor también ayuda a detectar flujos bajos y proporciona visibilidad del flujo desde la distancia. Además, la velocidad de rotación da una indicación relativa de la velocidad del flujo. Los indicadores de flujo visuales de Midwest también están disponibles con aletas articuladas en lugar de rotores para indicar el flujo bidireccional. Los indicadores de flujo visibles pueden tener
una sola ventana en la parte delantera del indicador o dos ventanas, una en la parte delantera y otra en la parte trasera del indicador. Las unidades de doble ventana son las más adecuadas para observar la claridad o el color de un líquido. Las unidades de ventana única de Midwest siempre están equipadas con rotores para permitir la observación de flujos de fluidos transparentes al menor coste. Los indicadores de flujo
de visión de tipo tubo vertical consisten en un tubo de vidrio transparente, igual o mayor que el diámetro de la tubería en la que se inserta, y se utilizan para observar caudales elevados en tuberías verticales. Estas unidades no incorporan rotores ni ningún otro tipo de dispositivo de detección. Como resultado, no ofrecen una resistencia significativa al flujo y, por lo tanto, proporcionan la caída de presión más baja de cualquier tipo de indicador de flujo a la vista. Los indicadores de
flujo a la vista de Midwest están disponibles con materiales especiales para adaptarse a diversas aplicaciones. Hay materiales opcionales disponibles para las juntas de sellado, los rotores y las carcasas o bridas.
¿Qué es un anemómetro y qué mide? Introducción a la medición de la velocidad del aire