(medidor de caudal). Instrumento que sirve para medir el flujo de un fluido a través de una tubería. Indicador de flujo; flujómetro.

MEDIDOR DE FLUJO: Instrumento utilizado para medir la velocidad o el volumen de un fluido en movimiento.

Caudalímetro electromagnético (Electromagnetic flowmeter / magmeter)

Las imágenes muestran el principio de medición por inducción electromagnética: un campo magnético atraviesa el tubo y la tensión inducida se capta con electrodos. (The images show the electromagnetic induction measuring principle: a magnetic field crosses the pipe and the induced voltage is picked up by electrodes.)

Introducción (Introduction)

El caudalímetro electromagnético (o magmeter) mide el caudal de un líquido conductor aprovechando la ley de Faraday. Un conjunto de bobinas genera un campo magnético B transversal al tubo de medición. Cuando el fluido circula con velocidad promedio v, corta las líneas de campo y se induce una tensión entre dos electrodos ubicados diametralmente opuestos. En primera aproximación, la tensión de señal es proporcional a B · D · v (siendo D el diámetro interno), y por lo tanto es proporcional al caudal volumétrico Q (porque Q = v · A). La gran ventaja es que no hay partes móviles ni elementos que estrangulen el flujo, por lo que la pérdida de carga es mínima y el mantenimiento es reducido. Para funcionar correctamente, el líquido debe tener conductividad suficiente (agua, soluciones salinas, efluentes, pulpas, etc.) y el tubo suele incorporar un revestimiento aislante para evitar cortocircuitar los electrodos. En la práctica, el transmisor aplica excitación (a menudo pulsada o alterna) a las bobinas, filtra ruidos, compensa polarización de electrodos y entrega una salida industrial (4–20 mA, pulsos o protocolo digital). Estos instrumentos son muy usados en plantas de tratamiento de agua, industria alimentaria, química y minería, especialmente cuando el fluido es sucio, abrasivo o con sólidos en suspensión. (An electromagnetic flowmeter (magmeter) measures the flow rate of a conductive liquid using Faraday’s law. A set of coils creates a magnetic field B across the measuring tube. When the fluid flows with average velocity v, it cuts the magnetic field lines and an induced voltage appears between two diametrically opposed electrodes. To a first approximation, the signal voltage is proportional to B · D · v (where D is the internal diameter), and therefore proportional to volumetric flow Q (since Q = v · A). Key advantages are: no moving parts, no flow restriction, low pressure loss, and low maintenance. Proper operation requires sufficient liquid conductivity (water, saline solutions, wastewater, slurries, etc.), and the tube typically uses an insulating liner to prevent electrode shorting. In practice, the transmitter drives the coils (often with pulsed/AC excitation), filters noise, compensates electrode polarization, and provides an industrial output (4–20 mA, pulse, or digital protocol). These meters are widely used in water treatment, food, chemical, and mining industries, especially for dirty, abrasive, or solids-laden fluids.)

Texto en las imágenes (Text in the images )

• Bobinas magnéticas (Magnetic coils)
• Tubo de medición en el plano de los electrodos (Measuring tube in the electrode plane)
• Electrodos de señal (Signal electrodes)
• Voltaje de señal (Signal voltage)
• U_E (U_E – electrode voltage)
• Desplazamiento de flujo (Flow displacement)
• x, y, z (x, y, z axes)
• B (B – magnetic flux density)
• U (U – induced voltage)
• D (D – pipe diameter)
• v (v – flow velocity)

Elementos representados (Represented elements)

• Bobinas de excitación que generan el campo magnético. (Excitation coils that generate the magnetic field.)
• Tubo de medición con diámetro D y revestimiento aislante. (Measuring tube with diameter D and insulating liner.)
• Electrodos para captar la tensión inducida U_E. (Electrodes to pick up the induced voltage U_E.)
• Dirección de velocidad del fluido v y ejes x–y–z. (Flow velocity direction v and x–y–z axes.)
• Campo magnético B transversal al flujo. (Magnetic field B transverse to the flow.)

FLUIDO: Sustancia que puede estar en estado líquido o gaseoso. Sustancia que contiene partículas, las cuales se mueven y cambian de posición sin separación de la masa. Fluido; líquido; gas

Principios Básicos de Fluidos

Las bombas son dispositivos que consumen energía para elevar, transportar o comprimir fluidos. Las primeras bombas fueron diseñadas para elevar agua y hoy se conocen como ruedas hidráulicas persas y romanas, junto con el más sofisticado tornillo de Arquímedes.

Las operaciones mineras de la Edad Media impulsaron el desarrollo de la bomba de aspiración o de pistón. Existen diversos tipos de bombas de succión, que fueron descritas por Georgius Agricola en su obra De Re Metallica, escrita en 1556. Estas bombas funcionan gracias a la presión atmosférica. Cuando el pistón se eleva, se genera un vacío parcial, lo que permite que la presión atmosférica exterior impulse el agua hacia el interior del cilindro. Luego, el agua es expulsada a través de una válvula de salida. Sin embargo, la presión atmosférica solo puede elevar el agua hasta aproximadamente 10 metros (34 pies). Para drenar minas más profundas, se desarrolló la bomba de fuerza, que en su movimiento descendente impulsa el agua a través de una válvula lateral. La altura de elevación depende de la fuerza aplicada al pistón.

En sistemas cerrados, los fluidos se utilizan para generar movimiento, ya sea lineal o rotativo. Gracias a los avances en sellos, materiales y técnicas de mecanizado, el uso de líquidos para controlar movimientos ha crecido significativamente en las últimas décadas.

Los fluidos pueden encontrarse en estado líquido o gaseoso. Ejemplos comunes incluyen aire, aceite, agua, oxígeno y nitrógeno, todos los cuales pueden ser transportados mediante los dispositivos avanzados de bombeo disponibles en la actualidad.

Fluidos

En este apartado, exploramos los efectos de la aplicación de fuerzas en líquidos y gases, denominados en conjunto fluidos. Sus principales características son:

a) Adoptan la forma del recipiente que los contiene.

b) Se deforman apreciablemente bajo pequeñas fuerzas.

La compresibilidad distingue a los líquidos de los gases:

a) Los líquidos son prácticamente incompresibles.

b) Los gases son altamente compresibles.

Un fluido perfecto es aquel en el que no existe resistencia al deslizamiento molecular. El agua, con su baja viscosidad, se aproxima a este comportamiento, mientras que la miel, debido a su alta viscosidad, se aleja de este ideal.

En los gases también hay viscosidad, aunque menor que en los líquidos. Por ejemplo, el aire tiene una viscosidad 100 veces menor que el agua a igual temperatura.

En un líquido en reposo, se denomina superficie de nivel a aquella en la que todos los puntos presentan igual presión. En volúmenes pequeños de líquido, estas superficies son planas y horizontales, mientras que en mares o cuerpos de agua extensos, son esféricas.

La superficie libre de un líquido en reposo es también una superficie de nivel, ya que cada punto recibe la misma presión atmosférica. En consecuencia, la superficie libre forma un plano horizontal, perpendicular a la dirección de la plomada.

Figura : Superficie libre de un líquido

Los fluidos carecen de forma propia debido a la movilidad de sus moléculas, abarcando tanto líquidos como gases. Aunque sus moléculas están en constante movimiento, un fluido se considera en reposo o equilibrio cuando, a través de cualquier plano imaginario que lo divida, pasa la misma cantidad de moléculas en ambos sentidos.

Cuando este balance no se cumple, se genera un flujo en la dirección predominante del movimiento molecular.

Los líquidos pueden almacenarse en recipientes abiertos porque equilibran sus fuerzas intermoleculares, manteniendo un volumen constante y una superficie horizontal de contacto con la atmósfera. En cambio, los gases, al tener mayor fuerza expansiva, ocupan todo el espacio disponible y ejercen presión sobre las paredes del recipiente que los contiene.

Comprobación teórica

Consideremos una molécula m en la superficie libre de un líquido, bajo la acción de la gravedad (G). Esta fuerza se descompone en dos componentes:

• P, perpendicular a la superficie del líquido, es anulada por la reacción del fluido subyacente.
• Q, paralela a la superficie, arrastra la molécula hacia el borde del recipiente.

Este mismo fenómeno ocurre con todas las moléculas de la superficie hasta que el líquido alcanza una posición de equilibrio horizontal (ver figura).

Figura : plomada que se va sumergiendo en el agua de una vasija

Si alineamos el cateto ab de una escuadra con el hilo de una plomada sumergida en agua, observamos que al tocar el líquido, el cateto ac coincide exactamente con la superficie libre del agua.

Figura : Nivel de burbuja de aire

Un ejemplo práctico de este principio es el nivel de burbuja, que consiste en un tubo cilíndrico sellado, casi lleno de líquido. Cuando el tubo se coloca sobre una superficie perfectamente horizontal, la burbuja de aire se posiciona en el centro de las marcas de referencia. Si la burbuja no está centrada, indica que la superficie no es completamente horizontal y debe ajustarse.

Términos destacados :

• Fluido ( Fluid )
• Fluido perfecto ( Perfect fluid )
• Viscosidad ( Viscosity )
• Líquido ( Liquid )
• Gas ( Gas )
• Compresibilidad ( Compressibility )
• Superficie de nivel ( Level surface )
• Superficie libre ( Free surface )
• Equilibrio de fluidos ( Fluid equilibrium )
• Movimiento molecular ( Molecular movement )
• Presión atmosférica ( Atmospheric pressure )
• Fuerza de gravedad ( Gravitational force )
• Fuerza intermolecular ( Intermolecular force )
• Expansión de gases ( Gas expansion )
• Reacción del líquido ( Liquid reaction )
• Plomada ( Plumb line )
• Nivel de burbuja ( Bubble level )
• Tensión superficial ( Surface tension )
• Fuerzas de cohesión ( Cohesion forces )
• Fuerzas de adhesión ( Adhesion forces )
• Capilaridad ( Capillarity )
• Densidad de fluidos ( Fluid density )
• Presión hidrostática ( Hydrostatic pressure )
• Empuje de fluidos ( Fluid thrust )
• Principio de Pascal ( Pascal’s principle )
• Principio de Arquímedes ( Archimedes' principle )
• Presión en fluidos ( Pressure in fluids )
• Fuerza de flotación ( Buoyant force )
• Equilibrio hidrostático ( Hydrostatic equilibrium )
• Superficie horizontal ( Horizontal surface )