presentacion caudal

8/18/2019 Presentacion Caudal

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CAUDALMecánica De Fluidos I

Profesor: Matías Javier Montecino

Alumnos Participantes: Agustín amíre! Daniel "on!ále!

#oracio Luco Cristian $arrera

%ladimir "uti&rre!


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Introducci'n(l agua es un recurso fundamentalpara la vida ) un factor esencial para

el sector productivo* por lo +ue ladeterminaci'n de los caudales en unsistema* tiene especial importanciade,ido al predominio de lasactividades relacionadas con elaprovec-amiento de los recursos

-ídricos.

A trav&s de esto es posi,le o,tenerinformaci'n valiosa para la gestióndel agua, en términos de losusos: agrícolas, forestales,

energéticos, de uso doméstico,construcción de obras civiles, etc.%ladimir ". /


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0,1etivos

Conocer Conceptos ) de2niciones de caudal

Conocer m&todo ) 0,tenci'n de cálculos decaudal ) sus derivadas. Mane1ar ecuaci'n de continuidad. Conocer ) mane1ar los regímenes de

corriente. (1ercitaci'n practica mediante e1emplos de

calculo. Conocer los tipos de mediciones de caudal. Conocer los instrumentos de medici'n

aplicados en la industria.

%ladimir ". 3


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Conte4to #ist'rico

%ladimir ". 5

perple"idades y tropiezos! errores y aciertos; propuestas! aceptación y rechazo de hipóte


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Conte4to #ist'rico

%ladimir ". 6


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Marco 7e'rico1.- UN FLUI!

(l 8uido seg9n

I%I" #. ;#AM(; Mc "A


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Marco 7e'rico1.1- FLUI!% IN&!'()*%I+L*%

Un uido incom$resible es cual#uier uido cua densidadsiem$re $ermanece constante con el tiem$o, tiene laca$acidad de o$onerse a la com$resión delmismo ba/o cual#uier condición.(stos 8u1os cumplen el llamado teorema de $ernoulli* enunciado por elmatemático ) cientí2co sui!o Daniel $ernoulli. *l teorema a0rma #ue

la energía mecnica total de un u/o incom$resible no viscoso2sin ro3amiento4 es constante a lo largo de una línea decorriente.Las líneas de corriente son líneas de u/o imaginarias #uesiem$re son $aralelas a la dirección del u/o en cada $unto, en el caso de u/o uniforme coinciden con la traectoria de las

$artículas individuales de uido. (l teorema de $ernoulli implica unarelaci'n entre los efectos de la presi'n* la velocidad ) la gravedad* e%ladimir ".


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Marco 7e'rico5.- '*I&I6N * FLU7!

;eg9n A70I0 C(U; ;0L> en el li,ro de Instrumentaci'n Industrial*la medición de u/o es la acción de medir la velocidad, el u/ovolumétrico o el u/o msico de cual#uier lí#uido o gas. La Medici'n de 8u1o es una funci'n importante dentro de cual+uierorgani!aci'n* empresa* industria* o cual+uier otro medio +ue emplee

8uidos para reali!ar sus operaciones regulares.

%ladimir ". B


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Marco 7e'rico8.- '*I!)*% * FLU7!

7al como lo descri,e A70I0 C(U; ;0L> en el li,ro deInstrumentaci'n Industrial los medidores de u/o son dis$ositivos#ue, instalados en una tuberías $ermiten conocer el u/ovolumétrico o caudal #ue est circulando $or la misma* esteparámetro es de muc-ísima importancia en a+uellos procesos +ueinvolucran el transporte de un 8uido.

Los dispositivos más ampliamente utili!ados para la medida del 8u1o sonlos diferentes tipos de medidores de carga varia,le ) los de áreavaria,le. Los medidores de carga varia,le comprenden los medidores de%enturi ) los medidores de placa ori2cio.

%ladimir ".


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Marco 7e'rico9.-!LU'*N o,ert L. Mott. Prentice en el li,ro de mecánica de los 8uidos tam,i&n-a,la so,re el volumen #ue es una magnitud de0nida como eles$acio ocu$ado $or un cuer$o.

*s una función derivada a #ue se ;alla multi$licando las tresdimensiones 2altura, anc;ura $rofundidad4. (s decir* la

Ecapacidad ) el Evolumen son t&rminos+ue se encuentran estrec-amente relacionados entre si.

%ladimir ". GH


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Marco 7e'rico


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Marco 7e'rico>.-*&U=&I6N * &!N?INUI=

. $0 $ID tam,i&n re2rma +ue Para 8uidos -omog&neos Kde unasola especie o me!clas uniformes* la e4presi'n parala conservaci'n de la materia es conocida comola ecuaci'n de continuidad.

(sta ecuaci'n se deduce a partir de un ,alance de materia a un

elemento estacionario de volumen* a trav&s del cual se está circulandovolumen:

%ladimir ". G/


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De2nici'n de Caudal

%ladimir ". G3

(n dinámica de 8uidos* caudal es la

cantidad de 8uido +ue circula atrav&s de una secci'n del ductoKtu,ería* caería* oleoducto* río*canal*... por unidad de tiempo.

ormalmente se identi2ca con el

8u1o volum&trico o volumen +ue pasapor un área dada en la unidad detiempo. Menos frecuentemente* seidenti2ca con el 8u1o másico o masa+ue pasa por un área dada en launidad de tiempo.

https://es.wikipedia.org/wiki/Din%C3%A1mica_de_fluidoshttps://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_volum%C3%A9tricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_volum%C3%A9tricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Din%C3%A1mica_de_fluidos


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De2nici'n Matemática

%ladimir ". G5

(n el caso de +ue el 8u1o sea normal a la super2cie o secci'nconsiderada* de área A* entre el caudal ) la velocidad promediodel 8uido e4iste la relaci'n:

Donde:N Caudal KOL37GQ m3Rs

N (s el área KOL/Q m/N (s la velocidad promedio. KOL7GQ mRs

(n el caso de +ue velocidad del fluido forme un ángulo S con laperpendicular a la secci'n de área A atravesada por el 8uidocon velocidad uniforme v* entonces el 8u1o se calcula como:


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(cuaci'n de Continuidad

Agustín . G6

's la ecuación de conservación de la masa.

(onsideramos dos secciones )* y )+ en una tubería por la que circula un

líquido a velocidades $* y $+! respectivamente.

)i en el tramo de conducción comprendido entre ambas secciones noeisten aportes ni consumos! la cantidad de líquido que atraviesa la

sección )* en la unidad de tiempo ,caudal másico- debe ser igual a la que

atraviesa )+&


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(1ercicio de (1emplo G

Agustín . G?


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esoluci'n G:

Agustín . G


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esoluci'n G:

Agustín . GB


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(1ercicio de (1emplo /

Agustín . G

na tubería de */0 mm de diámetro transporta agua a razón de 0!01 m234s. la

tubería se ramifica en + de menor diámetro como se muestra en la figura! si la

velocidad del conducto de 50 mm de diámetro es de *6 m4s! 7(uál será la

velocidad en la tubería de *+0 mm de diámetro8.


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esoluci'n / en pi!arra:

Agustín . /H


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Medici'n de Caudal

Daniel ". /G

(4isten instrumentos +ue miden la velocidad local en un

punto de la conducci'n* ) e+uipos +ue miden la velocidadmedia a su paso por una secci'n.

A continuaci'n se descri,en estos por separado*destacándose el tu,o de Pitot como medidor de velocidadeslocales* ) los diafragmas* venturímetros ) rotámetros para el

caso de medidores de velocidades medias.


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Daniel ". //

7u,o de Pitot


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Daniel ". /3

elocidades

Locales


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Daniel ". /5

elocidades

Locales


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Daniel ". /6

elocidades

Locales


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Daniel ". /?

elocidades

Locales

=nemómetrode 0lamento

caliente

=nemómetro de$ar termoeléctricocaliente


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Daniel ". /

'edidores de velocidad

mediaLos diferentes m&todos para la medida de velocidades medias en8u1o de 8uidos pueden clasi2carse en tres grupos:

• Los ,asados en las diferencias de presi'n provocadas por unestrec-amiento constante en la conducci'n: diafragmas,boquillas y venturímetros.

• Los ,asados en secciones de 8u1o varia,les provocadas por lasdiferencias de presi'n constantes* producidas por un 8otador:rotámetros.

•

Los indirectos* ,asados en la medida de caudales endeterminadas secciones de 8u1o: presas, contadores mecánicos,medidores térmicos, medidores ultrasónicos, medidores

magnéticos, etc.


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Daniel ". /B


media

iafragmas,bo#uillasventurímetros


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Daniel ". /


media

iafragmas,bo#uillasventurímetros


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Daniel ". 3H


media )!?='*?)!%


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Daniel ". 3G


media

()*%=%

&!N?=!)*%'*&@NI&!%


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Daniel ". 3/


media

'=ANB?I&!

?B)'I&!

UL?)=%6NI&!


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Cristian $. 33

Instrumentos de medici'n de caudal Ecaudalimetro

Tu& es un caudalimetroV

Un caudalimetro es un instrumento de medida para la medici'n decaudal o gasto volum&trico de un 8uido o para la medici'n del gasto

másico. (stos aparatos suelen colocarse en línea con la tu,ería +uetransporta el 8uido. 7am,i&n suelen llamarse medidores de caudal*medidores de 8u1o o 8u1'metros


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Criterios para la selecci'n de caudalimetro:

= Parámetros* condiciones )

factores a considerar:= Precisi'n re+uerida Kde,eespeci2carse para todo el rango

= Am,iente en +ue se reali!ará lamedici'n

= 7ipo de salida el&ctrica

re+uerida= P&rdida de carga acepta,le= Presupuesto Kde,e considerarse

no solo el costo del instrumento

= Costo del instrumento

= Costo de la instalaci'n

Kadaptaci'n de sistemas decontrol* paneles* etc.= Costo de mantenimiento= Costo de la instrumentaci'n

asociada= Costo de mano de o,ra

cali2cada= 7ipo de 8uido a medir= %elocidad de respuesta

Cristian $.


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&audalimetro ultrasónico

%enta1as:

= o ocasiona p&rdida de carga.

= o tiene partes m'viles.

= o in8u)e el diámetro de la tu,ería* ni en su costo* ni en su

rendimiento.= Ideal para la medici'n de materiales t'4icos o peligrosos.

= ;alida lineal con el caudal.

= ;u rango de medici'n es mu) amplio.

= (n tu,erías de gran diámetro es el más econ'mico* ) enciertos casos* el 9nico.

= ;u instalaci'n es mu) simple ) econ'mica.Desventa1as:

= ;u precisi'n no es mu) alta.

= ;u costo es relativamente alto para tu,erías de ,a1odiámetro

Cristian $.


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&=U=LI'*?)! '=%I&! 2(!) *L ()IN&I(I! *&!)I!LI%4

%enta1as:

= ;u salida es lineal con el 8u1o másico.

= o re+uiere compensaci'n por variaciones de temperatura opresi'n

= (s adecuado para casos de viscosidad varia,le

= Permite la medici'n de caudales másicos de lí+uidos difícilesde medir: ad-esivos* nitr'geno lí+uido* etc.

Desventa1as:= (s mu) voluminoso.

= o es apto para caudales elevados.

Cristian $.


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'*I!)*% * &=U=L * I%&! NU?=N?*

%enta1as:=Mu) difundido ) compro,ado.

= Mu) econ'mico.

= ;imple ) de ,a1o mantenimiento.

Desventa1as:

= (s el de menor precisi'n de los instrumentos dedespla!amiento positivo.

= o se fa,rica para tu,erías de gran tamao.

= (l par disponi,le para el accionamiento de accesoriosmecánicos es mu) limitado.

Cristian $.


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&=U=LI'*?)! *L*&?)!'=AN*?I&!%enta1as:

= o genera p&rdidas de carga Kaplica,les a procesos +ue8u)en por gravedad o en 8uidos cercanos al punto devapori!aci'n.

= Dado +ue el parámetro censado a trav&s de la tu,ería esvelocidad promedio* se aplica

7anto a 8u1o laminar como tur,ulento ) no depende de laviscosidad.

= Apto para la medici'n de ,arros.

= Permite la medici'n de caudales ,i=direccionales.

= o tiene partes m'viles* por lo +ue es con2a,le ) de ,a1omantenimiento.

= ;u precisi'n es relativamente alta.

Desventa1as:

= ;i el 8uido a medir produce dep'sitos so,re los electrodos*la medici'n será err'nea.

= ;u costo es relativamente alto.

= o es utili!a,le en gases por la ,a1a conductividad Cristian $.


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&=U=LI'*?)! * )U*=% !=L==%

%enta1a:

= Mu) ,uena precisi'n para pe+ueos caudales.

Desventa1as:

= Alto costo originado por las tolerancias mecánicas.

= Mu) sensi,le a la presencia de s'lidos en suspensi'n.


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)!?='*?)!%

Cristian $.


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'*I&I!N * &=U=L 'II*N! ?!)+*LLIN!%

%enta1as:

= Mu) ,uena tolerancia sin importar las condiciones delproceso.

= ;in partes m'viles* con2a,le ) de ,a1o mantenimiento.

= ;alida digital Kconveniente para interfaces a PC.

= Independiente de la densidad ) viscosidad del 8uido.

= ;e instala en cual+uier posici'n.

Desventa1as:

= (s afectado por 8uidos a,rasivos +ue puedan deformar elgenerador de tor,ellinos.

= (s afectado por los 8uidos capaces de generar dep'sitos enla o,strucci'n.

= ;u costo es relativamente alto.

Cristian $.


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&=U=LI'*?)!% = ?U)+IN=%enta1as:

W (s el instrumento más preciso disponi,le para medir caudal.

W ápida respuesta ) e4celente repeti,ilidad.

W Fácil interface a sistemas de computaci'n.

W 0peraci'n so,re un mu) amplio rango de temperaturas )presiones.

Desventa1as:

W Al tener pie!as m'viles +ue giran so,re rodamientos* eldesgaste suele ser el pro,lema principal de la tur,ina.

W (s un instrumento delicado en comparaci'n con otroscaudalímetros.

W Cual+uier e4ceso de velocidad puede daar susrodamientos.

W (s caro ) su costo aumenta desmedidamente con el tamaode la tur,ina.

W e+uiere +ue el 8u1o a medir sea limpio ) tenga propiedades

lu,ricantes.W Alto costo de mantenimiento.


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Cristian $.


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Consideraciones 2nales

La gran cantidad de teorías ) modelos de caudalímetros +ue e4istennos con2rman +ue no -a) una f'rmula ideal para medir caudal. Ladecisi'n 2nal se de,e tomar en ,ase al caudal* viscosidad*temperatura* composici'n +uímica ) presi'n del 8uido +ue deseamosmedir. Cada aplicaci'n tiene una caudalimetro +ue se adapta me1or asu necesidad.Los costos son tam,i&n un factor a considerar* la con2a,ilidad*precisi'n ) dura,ilidad son factores mu) asociados al costo. o es lo

mismo ,uscar un caudalimetro para un producto de consumo masivocomo un calentador de agua* +ue ,uscar un caudalimetro para la medirla cantidad de sangre +ue está circulando por un ,aipás

Cristian $.


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CDué eEactitud $ueden alcan3arlos contadores de turbina

Los contadores de tur,ina pueden alcan!ar una e4actitud de menos delH*/X si los valores de la viscosidad se mantienen en un estrec-omargen. o o,stante* el error de medici'n tiende a ser superior para ele4tremo inferior del campo de valores de velocidad del 8uido. ;i la

viscosidad se aparta de las condiciones de cali,raci'n* los efectosso,re la e4actitud de la medici'n son signi2cativos ) -a) +ue volver aa1ustar el factor de cali,raci'n.CLos contadores de turbina $ueden lim$iarse en condiciones dee/ecución 2funciones &I(-cleaníng in $rogress o lim$ie3a enmarc;a- G %I(-sterili3ationín$rogress o esterili3ación en

marc;a4;'lo algunos modelos especiales ) certi2cados de,erían emplearse entales aplicaciones. ociar la línea con vapor o aire comprimido puedecomunicar una velocidad inacepta,le=mente alta al rotor +ue puederesultar per1udicial. (n el me1or de los casos* esto acortará la vida

operativa del e+uipo en el peor* el e+uipo puede +uedar atascado.Cristian $.


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C&on #ué frecuencia los contadores de turbina deben $asarins$ecciones de rutina ser calibrados

7odos los contadores de tur,ina nuevos se -an cali,rado en ,ancos deensa)os de gran precisi'n. (n aplicaciones de Custod) 7ransfer +ue

re+uieren una gran e4actitud* el sistema suele disponer además de undispositivo para la cali,raci'n in situ. (n aplicaciones de la industria+uímica* estos contadores de,erían ser cali,rados con una frecuenciade* por lo menos* dos veces al ao o incluso superior. La frecuenciadependerá en cada caso del nivel de e4actitud re+uerido ) lasrecomendaciones del fa,ricante. Una ve! al ao de,ería efectuarseun e4amen rutinario de tareas de mantenimiento. Dic-as tareasrutinaria pueden consistir en retirar el contador de la línea ) )compro,ar +ue el rotor gira li,remente eliminar los posos desedimentos +ue pudiera -a,er en el interior del contador* ) limpiartodas las super2cies. La contaminaci'n en los pivotes suele ser la

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