Suscríbase ahora y reciba las últimas entradas del blog directamente en su bandeja de entrada.
Si trabaja en un sector con entornos de proceso difíciles, como el del petróleo y el gas, el del agua y las aguas residuales y otros, sabe que la medición del caudal de líquidos y gases es fundamental para garantizar que sus operaciones se desarrollen con seguridad y eficacia. También sabe que la compra de un caudalímetro para realizar esta función puede costarle miles de dólares. Una alternativa popular y muy eficaz es configurar un manómetro de presión diferencial (DP) para medir el caudal. Este sencillo paso puede ofrecer los mismos resultados y ahorrarle dinero.
En este artículo, aprenderá los conceptos básicos de la dinámica de fluidos y la distribución de presión basada en el Principio de Bernoulli. También verá por qué los manómetros DP son ideales para monitorizar el caudal en entornos adversos y lo fácil que es configurar estos instrumentos para satisfacer sus necesidades específicas.
Desde 1852, Ashcroft ha sido un líder de la industria en instrumentación de medición. Como líder en la comercialización de productos, me complace compartir información que puede ayudarle a descubrir soluciones a sus complejos desafíos. Cuando haya terminado, usted sabrá cómo configurar su medidor DP para medir el flujo y será guiado a otros recursos útiles que pueden ayudarle a encontrar el medidor DP adecuado para el trabajo.
¿Por qué es necesario controlar el flujo de fluidos?
Hay muchas razones para controlar el flujo de fluidos en su proceso, como la eficiencia energética, las preocupaciones medioambientales y el rendimiento operativo. Sin embargo, se hace principalmente para proteger la calidad de su producto y la seguridad de las personas. Un caudal lento puede indicar una línea obstruida u otro problema, mientras que un caudal rápido puede indicar que su válvula de retención está mal ajustada. En cualquier caso, los cambios de caudal en su proceso requieren atención inmediata.
Normalmente, las industrias como la suya invierten en costosos caudalímetros para medir, supervisar y controlar el caudal de líquidos o gases a través de diversas aplicaciones. Estos medidores y transmisores envían datos críticos al sistema de control para realizar los cambios necesarios. Sin embargo, los caudalímetros y transmisores electrónicos no son las únicas opciones para gestionar esta tarea. Si el requisito es sólo medir y supervisar el caudal, muchos ingenieros optan por una solución de medición menos costosa utilizando un manómetro DP basado en el principio de Bernoulli.
¿Qué es el principio de Bernoulli?
Daniel Bernoulli fue un matemático y físico suizo del siglo XVIII que estudió la dinámica de los fluidos (cómo los líquidos y los gases se mueven e interactúan con su entorno) y la distribución de la presión. Bernoulli descubrió que dentro de un flujo horizontal de fluido en una tubería que tiene en cuenta la velocidad, la elevación y otros factores, los puntos de mayor velocidad del fluido tendrán menos presión que los puntos de menor velocidad. En otras palabras, a medida que aumenta la velocidad de un fluido, disminuye su presión, y viceversa.
Una obstrucción en la tubería acelerará la velocidad del caudal y creará una presión diferencial medible. El caudal es lineal a la raíz cuadrada de la presión diferencial.
Midiendo la diferencia de presión antes y después de la constricción, los ingenieros pueden determinar con precisión el caudal de fluidos, como agua o gas, que pasan por la tubería. Este principio se aplica en sectores como el suministro de agua, el procesamiento químico, el tratamiento del aire, el petróleo y el gas.
Tres métodos habituales para medir el caudal mediante manómetros DP.
Existen varias formas de medir el caudal con los manómetros DP. Para este artículo, nos centraremos en los tres métodos más comunes, todos ellos derivados del principio de Bernoulli:
1. Placa de orificio
2. Tubo Venturi
3. Tubo de Pitot
Tenga en cuenta que, aunque cada uno de estos métodos mide y controla el caudal, los manómetros DP son sólo indicadores visuales. No envían información directamente a un sistema de control que pueda ajustar el caudal del mismo modo que los transmisores electrónicos.
1. Medidor de caudal DP con placas de orificio.
La placa de orificio es el método más utilizado para medir el caudal. Consiste en una placa delgada con un orificio de tamaño preciso. Cuando se coloca en la tubería, el caudal que la atraviesa provoca una gran caída de la presión diferencial. El manómetro DP se coloca a través de la placa orificio y se conecta a las tomas de presión. Como se describe en el principio de Bernoulli, el caudal es lineal a la raíz cuadrada de la presión diferencial.
Figura 1: Placa de orificio.
2. Medidor de caudal DP con tubos venturi.
El efecto venturi (causado por un caudalímetro venturi, también conocido como tubo) también se basa en el principio de Bernoulli. Un tubo venturi consiste en una sección de tubería constreñida que hace que aumente la velocidad del fluido, lo que provoca una disminución de la presión. Los tubos venturi crean una caída de presión diferencial menor que las placas de orificio, por lo que se utilizan cuando una placa de orificio puede tener demasiada restricción para los caudales requeridos por el proceso.
Figura 2: Tubo Venturi.
3. Medida del caudal del manómetro DP con tubos de Pitot.
Para medir el caudal de aire en un conducto de calefacción, por ejemplo, se suele utilizar un tubo de Pitot. La principal diferencia entre los tubos de Pitot y las placas de orificio y los tubos Venturi es que una placa de orificio o un tubo Venturi miden todo el caudal del conducto. El tubo de Pitot mide el caudal en un solo punto de la corriente de caudal. Una vez más, en este método, el caudal es lineal a la raíz cuadrada de la presión diferente.
Figura 3: Tubo de Pitot.
Cómo medir el caudal con un manómetro DP.
Una vez que decida utilizar un manómetro DP para medir el caudal en su aplicación y determine qué método piensa utilizar, el siguiente paso es determinar la presión diferencial que producirá el caudal de la placa orificio, el tubo venturi o el tubo pitot. Esta información debe proporcionarla el fabricante de la placa o el tubo.
-
A partir de ahí, sólo tienes que hacer lo siguiente:
-
Instale la placa orificio, el tubo venturi o el tubo pitot en la tubería de proceso o en los conductos de tratamiento de aire.
-
Medir la caída de presión conectando el manómetro DP a las tomas de presión aguas arriba y aguas abajo de la placa orificio o a las tomas de alta y baja presión del tubo venturi o tubo pitot.
-
Calcular el caudal.
-
Diseñe un dial de caudal para el manómetro DP en función del caudal máximo y las unidades que desee mostrar.
Nota: si se desea, el manómetro DP puede tener una escala de doble rango para mostrar tanto el caudal como la presión DP.
Figura 4: Escala de doble rango: pulgadas H2Oy galones por minuto.
También es importante tener en cuenta que la precisión de la medición del caudal depende de varios factores, como la placa de orificio, el diseño del tubo Venturi o Pitot, las propiedades del fluido, las condiciones de instalación y los requisitos de calibración. Para medir el caudal con precisión, se recomienda consultar las normas y directrices pertinentes.
¿Qué método utilizará para medir el caudal con su manómetro DP?
Ahora que ya tiene unos conocimientos básicos sobre el principio de Bernoulli, las placas de orificio, los tubos Venturi y los tubos Pitot, puede ver cómo el uso de un manómetro DP puede ser una alternativa eficaz y económica para medir y controlar el caudal en su aplicación. Una vez seleccionado el método y obtenido el caudal requerido del fabricante de la placa o el tubo, el resto es bastante sencillo.
Para obtener más información sobre los factores que hay que tener en cuenta al seleccionar un manómetro para aplicaciones difíciles, descargue nuestra guía. 
O, si tiene alguna pregunta, no dude en ponerse en contacto con uno de nuestros expertos del sector. Mientras tanto, aquí tiene otros artículos que pueden interesarle:
