1. Definición de Caudal
Se define como la masa o volumen de fluido que circula por una tubería o conducto por unidad de tiempo. Las unidades pueden ser másicas (kg/s) o volumétricas (L/min, m³/h, etc.).
2. Fórmula de Caudal
Q = V / T
3. Unidades de Medida
Las unidades estándar incluyen: L/s, m³/h, kg/s y Tm/h.
4. Coeficiente de Descarga (Cd)
Se define como: Cd = Caudal real / Caudal teórico. Este valor es fundamental para determinar el tipo y tamaño del medidor necesario.
5. Placa Orificio: Principio de Funcionamiento
Es un elemento primario de medición por presión diferencial. Consiste en un disco metálico plano con un orificio central. Requiere tramos rectos de tubería antes y después para evitar turbulencias y garantizar un cálculo preciso.
Al pasar el fluido por el orificio, la velocidad aumenta y la presión disminuye. Tras atravesar el orificio, la presión se recupera parcialmente, pero no alcanza el valor inicial debido a las pérdidas de carga. El caudal se determina mediante la diferencia de presiones: ΔP = P1 – P2.
6. Instalación del Bisel
El bisel del orificio de una placa se coloca siempre aguas abajo del flujo.
7. Vena Contracta
Es el punto donde el fluido alcanza la máxima diferencia de presión respecto a la línea de entrada.
8. Relación Caudal – Placa Orificio
La expresión matemática es: Q = K × √ΔP.
9. Agujeros de Venteo y Drenaje
- Agujero de venteo: Situado en la parte superior, permite el paso de vapores o gases para evitar sobrepresiones.
- Agujero de drenaje (o purga): Situado en la parte inferior, evita la acumulación de condensados en tuberías de gases o vapores.
10. Solución a la falta de tramos rectos
Se utilizan enderezadores de venas (acondicionadores de caudal) aguas arriba, los cuales eliminan turbulencias y permiten reducir la longitud necesaria de los tramos rectos.
11. Caudalímetro Electromagnético
La fuerza electromotriz (Ecc) se calcula como: Ecc = K × Bc × V × L.
- Ecc: Fuerza electromotriz de CC inducida.
- K: Constante de unidades.
- V: Velocidad del conductor.
- L: Longitud del conductor perpendicular al campo.
- Bc: Intensidad del campo magnético constante.
12. Conductividad Eléctrica
El valor de 2 mS/cm indica la conductividad eléctrica mínima requerida del fluido para que el caudalímetro electromagnético pueda realizar la medición correctamente.
13. Rangeabilidad
Es la relación entre el caudal máximo y el caudal mínimo legible por el instrumento.
14. Caudalímetros de Ultrasonidos
- Tiempo de tránsito: Ideal para líquidos limpios (uso doméstico). Mide la diferencia de tiempo entre dos paquetes de ondas ultrasónicas.
- Efecto Doppler: Utilizado en fluidos con impurezas. Mide el cambio de frecuencia de la onda reflejada por las partículas en suspensión.
15. Análisis de Presión
La gráfica muestra la caída de presión al atravesar la placa orificio. La presión se mantiene constante antes del elemento, cae drásticamente en la vena contracta y no recupera totalmente su valor inicial debido a la pérdida de carga.
16. Caudalímetro Vortex
Funcionamiento: El fluido choca contra un obstáculo, generando torbellinos (vórtices) cuya frecuencia es proporcional al caudal. Un sensor piezoeléctrico mide las variaciones de presión causadas por estos vórtices.
Ventajas: Rango de temperatura amplio (-40°C a 400°C) para líquidos, vapores y gases.
Inconvenientes: No apto para pulpas o pastas.
17. Caudalímetro Coriolis
Funcionamiento: Mide el caudal másico mediante la vibración de un tubo metálico (aprox. 100 Hz). La fuerza de Coriolis provoca una deformación elástica (torsión) proporcional a la masa del fluido.
Ventajas: Alta exactitud y rango de temperatura (-200°C a 425°C).
Inconvenientes: Puede presentar una pérdida de carga significativa.