TEORÍA DE LA MEDICIÓN DE CAUDALES Y …

1 Medida y evaluaci n de las extracciones de agua subterr nea. ITGETEOR A DE LA MEDICI N DE CAUDALES Y VOL MENES DE AGUA E INSTRUMENTAL NECESARIO DISPONIBLE EN EL MERCADOLuis GARC A GUTI RREZ*(*) Jefe Laboratorio de Agua. Centro Espa ol de Metrolog a. C/del Alfar, 228760 TRES CANTOS (MADRID)RESUMENLa selecci n eficaz de un medidor de caudal exige un conocimiento pr ctico de la tecnolog a del medidor, adem s de un profundo conocimiento del proceso y del fluido que se quiere la medida del caudal se utiliza con el prop sito de facturar un consumo, deber ser lo m s precisa posible, teniendo en cuenta el valor econ mico del fluido que pasa a trav s del medidor, y la legislaci n obligatoria aplicable en cada este estudio se examinan los conceptos b sicos de la medida de caudal y las caracter sticas de los instrumentos de los principales medidores que se estudian se citan, en primer lugar.

2 Los medidores de presi n diferencial. Despu s se estudian los medidores con accionamiento mec nico, es decir, los medidores de desplazamiento positivo y los medidores de tipo turbina, para finalizar con los medidores de caudal de tipo electromagn tico y los medidores de tipo ultras los medidores de tipo m sico no se abordan, ya que la ponencia trata de medidores de caudal de tipo volum trico, en ocasiones es m s importante conocer el caudal m sico que el caudal volum trico, principalmente en la industria qu mica, donde es necesario conocer los CAUDALES m sicos con el fin de determinar balances energ ticos en las plantas de indican tambi n las ventajas e inconvenientes de emplear uno u otro tipo de medidor de caudal , tanto t cnica como econ final del estudio, se incluye una lista de referencias bibliogr ficas sobre los temas se hace referencia a diferentes tipos de medidores de caudal , es obvio que no todos est n contemplados en este estudio, dada la amplia variedad de los y evaluaci n de las extracciones de agua subterr nea.

3 ITGE22 medidores DE PRESI N DIFERENCIALI ntroducci n La medida de caudal en conducciones cerradas, consiste en la determinaci n de la cantidad de masa o volumen que circula por la conducci n por unidad de tiempo. Los instrumentos que llevan a cabo la medida de un caudal se denominan, habitualmente, caudal metros o medidores de caudal , constituyendo una modalidad particular los contadores, los cuales integran dispositivos adecuados para medir y justificar el volumen que ha circulado por la conducci medidores de caudal volum trico pueden determinar el caudal de volumen de fluido de dos formas: directamente, mediante dispositivos de desplazamiento positivo, o indirectamente, mediante dispositivos de.

4 Presi n diferencial, rea variable, velocidad, fuerza, que la medida de caudal volum trico en la industria se realiza, generalmente, con instrumentos que dan lugar a una presi n diferencial al paso del fluido, abordaremos en primer lugar los medidores de presi n clase de medidores presenta una reducci n de la secci n de paso del fluido, dando lugar a que el fluido aumente su velocidad, lo que origina un aumento de su energ a cin tica y, por consiguiente, su presi n tiende a disminuir en una proporci n equivalente, de acuerdo con el principio de la conservaci n de la energ a, creando una diferencia de presi n est tica entre las secciones aguas arriba y aguas abajo del medidores de presi n diferencialEntre los principales tipos de medidores de presi n diferencial se pueden destacar los siguientes:placas de orificio,toberas,tubos Venturi,tubos Pitot,tubos Annubar,codos, medidores de rea variable, medidores de InDesignMedida y evaluaci n de las extracciones de agua subterr nea.

5 ITGE23Se estima que, actualmente, al menos un 75% de los medidores industriales en uso son dispositivos de presi n diferencial, siendo el m s popular la placa de principales ventajas de dichos medidores son: su sencillez de construcci n, no incluyendo partes m viles, su funcionamiento se comprende con facilidad, no son caros, particularmente si se instalan en grandes tuber as y se comparan con otros medidores , pueden utilizarse para la mayor a de los fluidos, y hay abundantes publicaciones sobre sus diferentes principales desventajas son: la amplitud del campo de medida es menor que para la mayor a de los otros tipos de medidores , pueden producir p rdidas de carga significativas, la se al de salida no es lineal con el caudal, deben respetarse unos tramos rectos de tuber a aguas arriba y aguas abajo del medidor que, seg n el trazado de la tuber a y los accesorios existentes, pueden ser grandes, pueden producirse efectos de envejecimiento, es decir, acumulaci n de dep sitos o la erosi n de las aristas vivas, la precisi n suele ser menor que la de medidores m s modernos, especialmente si, como es habitual.

6 El medidor se entrega sin de orificioLa placa de orificio consiste en una placa perforada que se instala en la tuber orificio de la placa, como se muestra en la figura 1, puede ser: conc ntrico, exc ntrico y segmental. Con el fin de evitar arrastres de s lidos o gases que pueda llevar el fluido, la placa incorpora, normalmente, un peque o orificio de los diversos perfiles de orificio que se utilizan, seg n se muestra en la figura 2, se pueden destacar los siguientes: de cantos vivos, de cuarto de c rculo y de entrada c InDesignFig. 1. Tipos de m s utilizado es el de cantos vivos, aunque tambi n se usan las placas de cuarto de c rculo y las de entrada c nica, especialmente cuando el fluido es 2.

7 Perfiles de captar la presi n diferencial que origina la placa de orificio, es necesario conectar dos tomas, una en la parte anterior y otra en la parte posterior de la placa. La disposici n de las tomas, seg n se muestra en la figura 3, puede ser: en las bridas, en la vena contra da, y en la tuber a. Medida y evaluaci n de las extracciones de agua subterr nea. ITGE24 Adobe InDesignMedida y evaluaci n de las extracciones de agua subterr nea. ITGE25 Fig. 3. Tomas de presi n tomas en la brida se usan para tama os de tuber a de 2 in (50,8 mm) o superiores. En el caso de las tomas en la vena contra da, la toma antes de la placa se sit a a 1 in (25,4 mm) de distancia de la placa, mientras que la toma posterior se debe situar en el punto de m nima presi n, donde la vena alcanza su di metro m s peque tomas en la tuber a se sit an a 2 1/2 y 8 di metros de tuber a respectivamente, antes y despu s de la placa de tobera presenta una entrada curvada que se prolonga en un cuello cil ndrico, siendo el coeficiente de descarga similar al del tubo Venturi.

8 Sin embargo, la ca da de presi n es del mismo orden que en la placa de orificio, para el mismo caudal y con el mismo tama o de tuber la figura 4 se muestran dos tipos de toberas normalizadas. Con este tipo de tobera se utilizan, normalmente, tomas de presi n en ngulo, tal como se indica en la figura. Fig. 4. Tobera ISA VenturiEn la figura 5 se muestra el perfil de un tubo Venturi cl sico, donde se puede apreciar la disposici n de las tomas de presi n para determinar la presi n InDesignMedida y evaluaci n de las extracciones de agua subterr nea. ITGE26 Fig. 5. Tubo se aprecia en la figura se pueden destacar tres partes fundamentales: a) una secci n de entrada c nica convergente en la que la secci n transversal disminuye, lo que se traduce en un aumento de la velocidad del fluido y una disminuci n de la presi n; b) una secci n cil ndrica en la que se sit a la toma de baja presi n, y donde la velocidad del fluido se mantiene pr cticamente constante, y c) una tercera secci n de salida c nica divergente en la que la secci n transversal aumenta, disminuyendo la velocidad y aumentando la presi n.

9 La incorporaci n de esta secci n de salida permite una recuperaci n de la mayor parte de la presi n diferencial producida y, por tanto, un ahorro de energ el fin de reducir las p rdidas de carga causadas por una tobera, puede acoplarse a continuaci n de la tobera una secci n divergente similar a la utilizada para un tubo Venturi, resultando una combinaci n que se denomina Venturi-tobera, como se muestra en la figura 6, donde pueden apreciarse las tomas de presi n. Fig. 6. Combinaci n la figura 7 se muestra una comparaci n entre varios elementos de presi n diferencial con respecto a la recuperaci n de la presi InDesignMedida y evaluaci n de las extracciones de agua subterr nea.

10 ITGE27 Fig. 7. Comparaci n entre diferentes dispositivos de presi ndiferencial con respecto a la recuperaci n de la presi principales limitaciones de los tubos Venturi son su elevado coste y la longitud necesaria para su instalaci n, sobre todo para grandes tama os de tuber a. Sin embargo, debido a su baja p rdida de carga, son justificados en casos donde tienen que bombearse grandes cantidades de l quido de forma continua. Cuando la p rdida de carga no es importante, suele prescindirse del tubo Venturi y sustituirse por una placa de orificio debido a su menor coste y mayor facilidad de instalaci n y PitotEl tubo de Pitot es quiz la forma m s antigua de medir la presi n diferencial y tambi n conocer la velocidad de circulaci n de un fluido en una tuber a.