INTRODUCCIN Para medidas en el flujo de fluidos se emplean en la prctica de ingeniera numerosos dispositivos. Las medidas de velocidad se realizan con tubos de Pitot, medidores de corriente y anemmetros rotativos y de hilo caliente. En estudios sobre modelos se utilizan con frecuencia mtodos fotogrficos. Las medidas se llevan a cabo mediante orificios, tubos, toberas o boquillas, venturmetros y canales Venturi, medidores de codo, vertederos de aforo, numerosas modificaciones de los precedentes y diversos medidores patentados. A fin de aplicar correctamente estos aparatos, es imperativo emplear la ecuacin de Bernoulli y conocer las caractersticas y coeficientes de cada aparato. En ausencia de valores fiables de estos coeficientes, un aparato debe calibrarse para las condiciones de operacin en que va a emplearse. Las frmulas desarrolladas para fluidos incompresibles pueden aplicarse a fluidos compresibles en donde la presin diferencial es pequea en comparacin con la presin total. En muchos casos prcticos se dan tales presiones diferenciales pequeas. Sin embargo, cuando se deba considerar la compresibilidad, se requieren frmulas especiales.

VENTURMETROSUn tubo de Venturi es un dispositivo inicialmente diseado para medir la velocidad de un fluido aprovechando el efecto Venturi. Sin embargo, algunos se utilizan para acelerar la velocidad de un fluido obligndole a atravesar un tubo estrecho en forma de cono. El Tubo de Venturi es un dispositivo que origina una prdida de presin al pasar por l un fluido. En esencia, ste es una tubera corta recta, o garganta, entre dos tramos cnicos. La presin vara en la proximidad de la seccin estrecha; as, al colocar un manmetro o instrumento registrador en la garganta se puede medir la cada de presin y calcular el caudal instantneo, o bien, unindola a un depsito carburante, se puede introducir este combustible en la corriente principal.La funcin bsica de este medidor consiste en producir un estrangulamiento en la seccin transversal de la tubera, el cual modifica las presiones, con la medicin de este cambio es posible conocer el gasto que circula por la seccin, el estrangulamiento de esta es muy brusco, pero la ampliacin hasta la seccin original es gradual. Generalmente es una pieza fundida que consta de (1) una porcin aguas arriba, la cual tiene el mismo tamao de la tubera, tiene un revestimiento en bronce y contiene un anillo piezomtrico para medir la presin esttica; (2) en una regin cnica convergente, (3) una garganta cilndrica con un revestimiento en bronce que contiene un anillo piezomtrico y (4) una regin cnica gradualmente divergente que desemboca en una seccin cilndrica del tamao de la tubera. Un manmetro diferencial conecta los dos anillos piezomtricos. El precio de este se dispara, pudiendo llegar a un costo 20 veces superior a un diafragma. Para obtener resultados acertados este medidor debe ser precedido de una tubera recta con una longitud de por lo menos 10 dimetros.

DIAFRAGMAS:Consiste en una placa con un orificio que se interpone en la tubera. Como resultado de esta obstruccin existe una prdida de carga, que es la que se mide por comparacin con una sonda aguas arriba y otra aguas debajo de la instalacin. Este tipo de medidor es utilizado en tuberas donde se permita una gran prdida de energa. El cambio de rea que se genera al colocar el diafragma, provoca un estrangulamiento de la seccin, lo que da lugar a un cambio de presiones antes y despus del diafragma, cuyo valor determina el gasto en la seccin.Utilizados en tuberas donde se permita una gran prdida de energa para efectuar el aforo.

TOBERAS:Las toberas son esencialmente dispositivos Venturi, en los cuales el tramo divergente ha sido omitido, por tal razn son de esperarse mayores prdidas en este dispositivo; sin embargo, esta desventaja es compensada por su costo ms bajo. La Sociedad Americana de Ingenieros Mecnicos (A.S.M.E) ha realizado extensas investigaciones sobre las toberas y recomiendan algunas dimensiones particulares. Para este tipo de dispositivos las lecturas piezomtricas se deben hacer en una seccin (1), una distancia igual al dimetro del tubo aguas arriba de la tobera y en una seccin (2) justo al finalizar la contraccin.La tobera en esencia es un tubo Venturi sin el cono divergente por tal razn son vlidas las mismas ecuaciones de los venturmetros.Una tobera es un dispositivo que convierte la energa potencial de un fluido (en forma trmica y de presin) en energa cintica. Como tal, es utilizado en turbomquinas y otras mquinas, como inyectores (dispositivo utilizado para bombear fluidos). El aumento de velocidad que sufre el fluido en su recorrido a lo largo de la tobera es acompaado por una disminucin de su presin y temperatura, al conservarse la energa.En esta seccin se discute la descarga de un fluido compresible, contenido en un depsito de grandes dimensiones, a travs de una tobera convergente en flujo isoentrpico, tal como se muestra en la Figura 11.1. En esta figura vienen indicadas la presin, la densidad y la temperatura (PI. p, y T2) en un punto interior del depsito. Como el depsito se supone de grandes dimensiones, la velocidad del flujo puede suponerse muy prxima a cero. Tambin se indican en la Figura 11.1 las mismas variables, adems de la velocidad del flujo y el rea de la seccin recta en la salida de la tobera (P2, P2, T2, U2 Y A2). Se muestra tambin P2 presin en el exterior del depsito.

AFORADORES DE CODOEs uno de los medidores de caudal ms simple, es un medidor de carga utilizado en conductos cerrados o tuberas. Las aberturas piezomtricas en el lado interno y externo del codo se conectan a un manmetro diferencial. Debido a la fuerza centrfuga en la curva, la diferencia de presiones est relacionada con el caudal. Una longitud recta de apaciguamiento debe preceder el codo, y para resultados ms exactos el medidor debera calibrarse in situ. Debido a que la mayora de las tuberas tienen un codo este puede utilizarse como medidor. Despus de la calibracin los resultados son tan confiables como los obtenidos con los dispositivos anteriormente mencionados.Son instrumentos sencillos, econmicos y disponibles en diferentes tamaos, con los que se puede medir la velocidad de la corriente al ser acoplado en la trayectoria del flujo. Principio de funcionamiento:La instalacin de este equipo es sencilla, pero se requiere contar con mucha precisin, ya que este tiene como objetivo no perturbar el flujo. El medidor de codo funciona bajo el mismo principio del Venturimetro u orificios en placas, porque permite medir la carga hidrulica que pasa por una seccin; dicha carga se convierte a velocidad mediante el empleo de una ecuacin. Este dispositivo presenta problemas de precisin cuando el flujo es muy lento, tornndose difcil la toma de lecturas.Ventajas y beneficios: No hay limitaciones en el tamao de la lnea de tubera. La exactitud sin calibrar aprox. +/- 4,0%. La precisin calibrada depende de la precisin del laboratorio. Buena capacidad de repeticin Sin prdidas de carga en metros Costo de adquisicin relativamente bajo Adecuado para la medicin de flujo en cualquier direccin.Desventajas y limitaciones: El coeficiente de descarga cambia con el nmero de Reynolds y no es lineal. La diferencia de presiones por el codo aforador es significativamente ms baja que otro elemento aforador primario. En aplicacin a la norma ASME se limita su uso a lquidos fluidos (incompresibles). Para aplicaciones de precisin fiables y mejor calibrados se requiere incluir una tubera adyacente.

Medicin:Los codos aforadores se basan en el principio de conservacin del momento o energa, el cual requiere que el flujo del impulso (momento por unidad de tiempo); no se modifican como flujo constante, si no se produce a travs de un sistema aislado del fluido. Dado que el impulso es una cantidad vectorial, un cambio en la direccin del flujo provoca una reduccin de cantidad de movimiento en la direccin original que se compensa con un aumento en la nueva direccin. En un codo, como mostrado en la figura 1, el impulso en la direccin horizontal se cambia por el tubo girando hacia abajo. Este cambio de direccin hace que el flujo de ejercer una fuerza sobre el codo de tubera.Esta fuerza resulta en un aumento de la presin en el exterior de la curva y una disminucin de la presin en el interior. La diferencia de presin es proporcional al cuadrado de la velocidad. Este principio es el mismo que usa el venturmetro (ecuacin de Bernoulli). La forma general de la ecuacin sera:Q = (Cd )(K)(A)(2g?h)1/2 Donde: A: rea de la tubera?h: diferencia de cargas de presin expresadas en metros de columna de agua entre el extrads y el intrads g: aceleracin de la gravedad Cd: coeficiente de forma K: coeficiente de gasto( Cd y K son coeficientes adimensionales que dependen de la relacin R/D)

BIBLIOGRAFAMECANICA DE LOS FLUIDOS E HIDRULICA, Ranald V. Giles & Jack B. Evett & Cheng Liu, McGraw-Hill, Tercera edicin, Espaa, 1994, pginas 278-313.

https://sites.google.com/site/ope33154/home/3-bombas-centrifugas-flujo-de-agua-y-medidas-de-flujo/3-3-medidas-de-flujo--medidores-de-orificio--venturimetros--toberas--medidores-de-codo--tubos-pitot--contadores--rotametros

http://fluidos.eia.edu.co/lhidraulica/guias/medidoresdecaudalentuberias/aforoentuberias.html

Allan Santander 20121002754