El flujo es una de las magnitudes a las que se presta más atención en procesos industriales, junto con la presión y la temperatura, por ser clave para el funcionamiento y control de operaciones en las que se manejan fluidos mediante el uso de ductos y tuberías de proceso.
Se utiliza en aplicaciones que van desde plantas de tratamiento, hasta en gases industriales y combustibles, pasando por mediciones más complejas. Para evitar que lleve a daños por efecto de sobretensión en los sistemas de tuberías industriales, hay parámetros de velocidades y temperatura de las sustancias transportadas.
Diferentes nombres y épocas han quedado registrados en la determinación de este tipo de variables, entre ellos el de Leonardo da Vinci, quien en 1502 observó que la cantidad de agua por unidad de tiempo que fluía en un río era la misma en cualquier parte, independientemente del ancho, la profundidad, la inclinación y otros aspectos.
Definición y tipos de flujo
El flujo se define como el movimiento de un fluido a través de un área o sección transversal de un sistema.
Para medirlo cuantitativamente se hace referencia al caudal, que se determina en unidades volumétricas como: m3/s, m3/h, l/h, l/min o GPM (galones por minuto), entre otras, con base en la fórmula:
donde: V = volumen, t = tiempo, Q = flujo volumétrico
Conceptos físicos para medición de flujo
Para medir el caudal en un flujo se utilizan algunos conceptos relativos a fluidos. Los principales son:
Calor específico
En la práctica, es la cantidad necesaria de calor para cambiar la temperatura de 1 gramo de una sustancia en 1ºC.
Viscosidad
Se define como la resistencia al desagüe de un flujo en una tubería. Tal resistencia provocará una pérdida de carga que deberá considerarse en la medición de flujo.
Número de Reynolds
Es un número utilizado para determinar si el desagüe se procesa en régimen laminar o turbulento; en un régimen laminar el fluido se traslada en capas, mientras en uno turbulento es propenso a arremolinarse.
Distribución de velocidad en un ducto
En el interior de un ducto, la velocidad no será la misma en todos los puntos. Será máxima en el punto central y mínima en la pared del ducto.
Considerando lo anterior, hay distintas velocidades de flujo recomendadas para sustancias con diferente viscosidad, que se detallan en la siguiente tabla, de acuerdo con el suministro de sustancias y su naturaleza:
Velocidades de flujo recomendadas por tipo de fluido
| Fluido |
Tipo de flujo |
Velocidad | |
| Ft/seg | m/seg | ||
| Líquidos poco viscosos | Flujo por gravedad | 0.5 - 1 | 0.15 - 0.30 |
| Entrada de bomba | 1 - 3 | 0.3 - 0.9 | |
| Salida de bomba | 4 - 10 | 1.2 - 3 | |
| Líneas de conducción | 4 - 8 | 1.2 - 2.4 | |
| Líquidos viscosos | Entrada de bomba | 0.2 - 0.5 | 0.06 - 0.15 |
| Salida de bomba | 0.5 - 2 | 0.15 - 0.6 | |
| Vapor de agua | 30 - 50 | 9 - 15 | |
| Aire o gas | 30 - 100 | 9 - 30 | |
Temperaturas de flujo recomendadas para uso en industrias
En el caso de las sustancias transportadas mediante tuberías de proceso, la temperatura incide en la viscosidad de los compuestos y en la velocidad con la que se desplazan en las tuberías, que puede tener efecto en la presión que los materiales de fabricación deben soportar.
Es necesario considerar que en los casos de compuestos cuyo estado natural es gaseoso, se requiere un enfriamiento parta el almacenamiento y manejo en estado líquido. A continuación, algunas temperaturas de uso habitual en industria para el flujo adecuado de los fluidos empleados:
Temperatura de manejo de compuestos para uso industrial en sistemas de refrigeración
| Fluido | Temperatura de transporte recomendada |
| Agua | 0°C a 5°C |
| Amoníaco | -33°C |
| Dióxido de carbono | -20°C a 0°C |
| Glicol (etileno o propileno) | -30°C a -5°C |
| Propano | -42°C |
Temperaturas de manejo para aceites y lubricantes de uso industrial
| Aceites y lubricantes | Temperatura de transporte recomendada |
| Aceite mineral | -20°C a 150°C |
| Aceite para motores | -40°C a 200°C |
| Aceite hidráulico | -20°C a 120°C |
Temperaturas habituales para el manejo de gases en industrias
| Gas | Temperatura de transporte recomendada |
| Nitrógeno | -196°C |
| Oxígeno | -183°C |
| Hidrógeno | -253°C a -240°C |
| Gas natural | 160°C a -120°C |
| Vapor de agua | Desde 100°C |
Temperaturas de manejo para ácidos y bases de uso industrial
| Compuesto | Temperatura mínima | Temperatura máxima |
| Ácido sulfúrico | 20°C | 25°C |
| Ácido clorhídrico | 20°C | 25°C |
| Ácido nítrico | 20°C | 25°C |
| Ácido acético | 20°C | 25°C |
| Hidróxido de sodio | 20°C | 25°C |
| Hidróxido de potasio | 20°C | 25°C |
| Amoníaco | 0°C | 10°C |
El uso de diferentes sustancias en los procesos requeridos por diversas industrias hace imprescindible contar con sistemas de transporte resistentes a diferentes temperaturas y presiones para evitar los efectos de fenómenos como la corrosión.
En el caso de los termoplásticos, Corzan® CPVC ha sido desarrollado y probado para resistir los efectos de una amplia gama de compuestos y ser utilizado como tubería de proceso.
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