30 de septiembre

de 2011

Hoja de Presentación

Alumna:Mariana Castañeda González

Tema:“Dispositivos y Equipos que miden el gato o caudal en tuberías y canales a cielo

abierto”

Materia:Hidráulica Básica

Profesor:Ing. David Lozano Láez

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Tabla de contenido

Hoja de Presentación........................................................................................................................... 3

Introducción........................................................................................................................................... 5

Medidores de Caudal o Gasto............................................................................................................ 6Venturímetros................................................................................................................................................... 6Diafragmas.......................................................................................................................................................... 6Toberas................................................................................................................................................................ 6Aforador de codo.............................................................................................................................................. 7Conducto sencillo............................................................................................................................................. 7Caudalímetro Ultrasónico............................................................................................................................. 7Caudalímetro Másico....................................................................................................................................... 8Caudalímetros en línea................................................................................................................................... 8Caudalímetro electromagnético.................................................................................................................. 9Caudalímetro de ruedas ovaladas.............................................................................................................. 9Rotámetro......................................................................................................................................................... 10Caudalímetro a Turbina.............................................................................................................................. 10

Fuentes................................................................................................................................................... 11Bibliografía...................................................................................................................................................... 11Página de Internet......................................................................................................................................... 11

Introducción

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La hidráulica estudia las leyes y principios de la hidromecánica aplicados en el flujo del agua. En la ingeniería civil es muy importante el estudio de la hidráulica, ya que con base en las leyes y teoremas se pueden diseñas tuberías o canales que proveen de agua a la población. Para conocer la cantidad de agua que consume una población, se hacen diferentes censos y cálculos. De esta manera se determina la cantidad de agua que utiliza toda una ciudad o una zona determinada.

Para un ingeniero civil es muy importante el conocer estos datos, ya que son necesarios para lograr un buen diseño de tuberías y canales, para que estos al mismo tiempo tengan un buen funcionamiento. Cuando el agua fluye a través de una tubería o un canal se puede medir o calcular la cantidad de agua que pasa por unidad de tiempo. Para ello existen diferentes dispositivos y equipos de aforo que facilitan la medición y los cálculos necesarios. A continuación se mostraran los diferentes dispositivos que hay para medir el gasto o caudal en tuberías y canales.

Medidores de Caudal o Gasto

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Venturímetros

De acuerdo a Sotelo (Hidráulica General Vol. 1) la función básica de los ventuirímetros consiste en producir un estrangulamiento en la sección transversal de la tubería, el cual modifica las presiones. Con la medición de ese cambio es posible conocer el gasto que circula por la sección; el estrangulamiento de ésta es muy brusco pero la ampliación hasta la sección original es, por el contrario, gradual. En su fórmula se considera despreciable la pérdida de energía con coeficiente de corrección de 1.

Diafragmas

En tuberías donde se permita una gran pérdida de energía para efectuar el aforo, se puede utilizar un diafragma para estrangular la sección. Este consiste en una placa donde se practica un orificio de área, la cual se inserta dentro de la tubería en la sección deseada. La modificación en las velocidades ocasiona un cambio de presiones, antes y después del diafragma, cuyo valor determina el gasto. Para el diafragma tipo VDI (Verein Deutscher Ingenieure) , las tomas piezométricas deben

quedar localizadas 2.5 cm, antes y después de la placa

Toberas

En caso de tuberías con diámetros mayores de 30 cm, se emplean toberas en lugar de diafragmas. Existen dos formas comúnmente usadas. La primera ha sido estudiada y sus dimensiones especificadas por la Verein Deutscher Ingenieure; su forma elimina el coeficiente de contracción haciéndolo igual a uno. Esto es , las dimensiones del orificio coinciden con las del área contraída. Para lograr mejor precisión en los aforos con estos dispositivos, se recomienda tener un tramo de tubería recta (de por lo menos 10 a 40 D) antes de ellos y (de por lo menos 5 D) después de los mismos.

Aforador de codo

Otro tipo de aforador es el llamado de codo y consiste en medir la diferencia de presiones que se genera entre el intradós y el extradós de una curva en una tubería.

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Conducto sencillo

Es el más sencillo de los sistemas. Consiste de un conducto único alimentado en el extremo, aguas arriba, por un recipiente o una bomba y con descarga libre o a otro recipiente. El conducto puede tener cambios geométricos u obstrucciones que producen pérdidas locales de energía, además de la propia de fricción. Para el análisis del conducto sencillo se utiliza la ecuación de la continuidad y la de energía: La primera establece la invariabilidad del gasto en cualquier sección del conducto.

La segunda establece la constancia de la energía entre dos secciones transversales 1 y 2 del conducto, para lo cual se acepta, que el coeficiente valga uno.

Caudalímetro Ultrasónico

Es para líquidos con o sin solidos en suspensión, mide, calcula e indica velocidad, caudal y volumen total. Se considera no intrusivo, mide el tiempo que tarda ultrasonido en atravesar el fluido a medir.Al poder medir a través de cualquier material sin cortar, abrir ni vaciar el caño se presta para diagnóstico, para medir varios puntos aún de distinto diámetro con un sólo instrumento, para medir en cañerías verdaderamente grandes muy difíciles para otros equipos, y en cañerías bajo presión.muy utilizado por municipalidades e industrias que no justifican medidores dedicados pero necesitan medir, de vez en cuando, algunos puntos. Proporciona rango de caudal y caudal total (de avance, de retroceso y neto) Salidas de 4-20 mA y de pulsos para interface directo a sistemas de recogida de datosDiseñado para un funcionamiento sin mantenimiento Programa de software permite una calibración y configuración “en campo”.

Caudalímetro Másico

Es el Medidor más Exacto para medir por Masa. Utiliza el Efecto Coriolis, por lo

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tanto es ideal para procesos delicados de Batcheo por Peso, o para Facturar Líquidos o Gases de alto precio que se venden por Kg., como el GNC, ya que su exactitud es independiente de Viscosidad, Temperatura y Densidad. Emite pulsos para medir Masa. Este sistema cuenta con muchas ventajas como : Su salida es lineal con el flujo másico, no requiere compensación por variaciones de temperatura o presión, es adecuado para casos de viscosidad variable, permite la medición de caudales másicos de líquidos difíciles de medir: adhesivos, nitrógeno liquido, etc. Sin embargo también tiene desventajas, ya que es muy voluminoso y no es apto para caudales elevados.

Caudalímetros en línea

Es un indicador de caudal fiable y exento de averías para aplicaciones a bajas presiones. Construido en plástico polisulfónico a prueba de impactos, estos medidores proporcionan una solución de bajo coste y robusta para la medida del caudal tanto para aplicaciones en líquidos como en aire/gas.Conexiones en latón, acero inoxidable 303 o PVC

Disponible en tamaños desde 1/2” a 2”Temperaturas hasta 121oC (250oF)Presiones hasta 22,4 bar (325 psi) para líquidos y 8.6 bar (125 psi) para airePrecisión de ±5% de fondo de escala

Caudalímetro electromagnético

Mide Caudal Instantáneo y Volumen Total. Opera perfectamente en cañerías parcialmente llenas. Resiste altas temperaturas hasta 180oC, y altas presiones hasta 300 bar, líquidos abrasivos o erosivos, limpieza CIP y esterilización con vapor.No ofrece restricción al paso de líquidos conductores de la electricidad aún cuando son viscosos, sucios o arrastran sólidos en suspensión. Se fabrica desde 3⁄4" a 40". Gran variedad de materiales para revestimiento interno y electrodos. Aptos para operación con paneles solares. No genera perdidas de carga (aplicables a procesos que fluyen por gravedad o en fluidos cercanos al punto de vaporización). Dado

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que el parámetro censado a través de la tubería es velocidad promedio, se aplica tanto a flujo laminar como turbulento y no depende de la viscosidad. Como la tubería puede ser de cualquier material no conductor, con lo que se le puede dar buena resistencia a la corrosión. Apto para la medición de barros. Permite la medición de caudales bidireccionales. No tiene partes móviles, por lo que es confiable y de bajo mantenimiento. Su precisión es relativamente alta.

Caudalímetro de ruedas ovaladas

Emite pulsos configurables para medir caudal. Medidor de desplazamiento positivo y gran exactitud. Solo dos piezas móviles o con diseño cerrado, permite medir líquidos de alta o baja viscosidad con pequeña caída de presión. Permiten encarar

cualquier caudal, viscosidad y requerimiento de comunicación. Tienen muy buena precisión para pequeños caudales. Sin embargo cuentan con un alto costo originado por las tolerancias mecánicas y son muy sensibles a la presencia de sólidos en suspensión.

Rotámetro

Existen de bajos y altos caudales Mide e Indica Caudal Instantáneo. Construido con Tubo de medición Metálico en lugar de Vidrio es el medidor A/V (Area Variable) confiable y exacto para bajos caudales, apto para Altas Presiones y Fluidos Agresivos o Difíciles de Manejar. Puede manejar un muy amplio rango de caudales con gran exactitud (2%) a pesar de Elevadas Temperaturas y Presiones en Zonas Explosivas. Mínima caída de presión interna, no requiere contra presión, y dispone amortiguación para eliminar rebotes no deseados del flotante. Indicador acoplado magnéticamente.Mismo largo en todos los tamaños facilita la sustitución. Múltiples opciones de comunicación permiten integrarlo en sistemas de control existentes.

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Caudalímetro a Turbina

Emite pulsos para medir velocidad de un fluido. Estos Medidores y sus Indicadores han tenido gran éxito por haber demostrado increíble robustez, duración y exactitud a un costo muy atractivo y, al haberse mantenido su principio de inserción (para permitir mantenimiento sin desarmar toda la tubería). Su remoción para inspección, limpieza y/o reparación es práctica e instantánea. Es el instrumento más preciso disponible para medir caudal. Es lineal sobre un muy amplio rango de caudales. Su

operación sobre un muy amplio rango de temperaturas y presiones.Sin embargo al tener piezas móviles que giran sobre rodamientos, el desgaste suele ser el problema principal de la turbina y es un instrumento delicado en comparación con otros caudalímetros.

Fuentes

Bibliografía

Hidráulica de tuberíasAbastecimiento de agua, redes, riegos.Juan SaldarriagaUniversidad de los AndesAlfaomegaPag. 528

HidráulicaAlbert SchlayEditorial Limusa-WileyPag. 158

Hidráulica General

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Volumen 1 FundamentosGilberto Sotelo ÁvilaPag. 323

Página de Internet

Medidores de Caudal, <http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Caudal/Principios/Caudal_Sensores.pdf>, septiembre de 2011

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