¿Qué es el tubo Annubar?

El tubo Annubar o tubo de Pitot de promediación es un instrumento de medición de caudal que contiene múltiples tomas de presión para poder tomar un promedio del flujo del fluido que pasa a través del instrumento, compensando así un perfil de flujo no lineal.

Tubo Annubar como medidor de flujo en planta industrial. Imagen de eltacon

Es uno de los tipos de medidores de caudal volumétrico utilizados a nivel industrial, siendo un dispositivo que brinda una estimación de la cantidad de fluido que pasa por una tubería, un dato clave para los principales problemas que resuelve la ingeniería química. En este artículo definiremos al tubo Annubar (tubo de Pitot de promediación), el principio de operación del tubo Annubar, sus aplicaciones y las ventajas y desventajas de utilizarlo.

Tabla de contenidos
  1. Definición de tubo Annubar o medidor de flujo Annubar
  2. Principio de operación del tubo Annubar o medidor de flujo Annubar
  3. Ecuaciones utilizadas con el tubo Annubar o fórmulas del tubo Annubar
    1. Caudal volumétrico de flujo para líquidos
    2. Caudal volumétrico de flujo para gases
    3. Caudal másico del fluido
  4. Aplicaciones del tubo Annubar
  5. Ventajas y desventajas del tubo Annubar
    1. Ventajas del tubo Annubar
    2. Desventajas del tubo Annubar

Definición de tubo Annubar o medidor de flujo Annubar

Tubo Annubar listo para ser instalado
Tubo Annubar. Imagen de endress

El medidor de flujo Annubar o tubo Annubar es una especie avanzada o una evolución del tubo de Pitot. Está conformado por un tubo exterior el cual va ubicado perpendicularmente al área transversal de la tubería y en su interior hay dos tubos. El tubo exterior presenta una serie de orificios ubicados en la cara aguas arriba de la corriente de flujo, y la misma cantidad de orificios ubicados en forma paralela en la cara aguas abajo de la corriente de flujo, con la finalidad de poder estimar el perfil de velocidad y realizar un promedio de esas estimaciones.

El tubo Annubar posee (en la parte central del tubo exterior) otro orificio ubicado en cara aguas abajo de la corriente. Uno de los tubos internos del Anubbar es utilizado para estimar un promedio de las presiones medidas por los orificios (presión total), mientras que el otro tubo interno mide la presión estática a través del orificio central.

Podemos definir al tubo Annubar o medidor de flujo Annubar de la siguiente manera:

Un tubo Annubar es un medidor de caudal empleado para estimar el flujo de un fluido que pasa a través de un conducto o tubería.

El medidor de flujo Annubar es utilizado para medir el caudal de líquidos, gases y vapores, siendo un poco más confiable y preciso que el tubo de Pitot convencional. Una manera mucho más sencilla de describir al tubo Annubar es esta:

Es un instrumento de medición que se introduce en un conducto o tubería y que consta de una serie de tomas de presión orientadas hacia el lado donde fluye el fluido. Estas tomas están acopladas a una cámara de promediación donde se mide la presión total de un fluido (estática más dinámica).

La diferencia entre las presiones total y estática es efectivamente una medida de cabezal de velocidad del fluido, que junto con el área del conducto o tubería permite estimar el caudal volumétrico del fluido.


Principio de operación del tubo Annubar o medidor de flujo Annubar

Diagrama que describe la instalación y funcionamiento del tubo Annubar
Principio de funcionamiento del tubo Annubar. Imagen de instrumentationtools

Como definimos anteriormente, el tubo Annubar es un instrumento primario de medición que nos permite conocer el flujo de fluido, ya sea líquido o gaseoso dentro de un conducto o tubería. Para lograr estimar el caudal del fluido, el tubo Annubar crea una diferencia de presión (DP). Esta diferencia de presión es proporcional al cuadrado de la velocidad del fluido en la tubería según el teorema de Bernoulli.

Asimismo, esta diferencia de presión es medida y convertida en medida de caudal a través de un instrumento secundario, como un transmisor de presión DP. El caudal se relaciona directamente con la DP mediante la siguiente relación:

Relación entre la diferencia de presión en una tubería y el caudal volumétrico

Donde:

  • Q: Caudal volumétrico
  • K: Coeficiente de flujo Annubar
  • DP: Diferencia de presión

El tubo Annubar crea la diferencia de presión (DP) al crear un bloque en la tubería y actuar como una obstrucción para el fluido. La velocidad del fluido disminuye y se estanca al llegar a la superficie frontal del sensor Annubar, creando la presión de impacto o alta presión. El Annubar detecta la presión de impacto utilizando un transmisor de DP.

A medida que el flujo continua a través del sensor Annubar, crea un perfil de velocidad mucho más bajo en la parte trasera de dicho sensor, creando la presión de succión o presión baja del tubo Annubar. Los puertos individuales ubicados en la parte trasera del sensor miden la presión de succión. La diferencia de presión resultante es la diferencia entre la medida de presión de impacto y la presión de succión, como podemos ver a continuación:

Expresión matemática de la diferencia de presión medida por el tubo Annubar

Donde:

  • DP: Diferencia de presión
  • PH: Presión de impacto
  • PL: Presión de succión

Siendo la DP la medida utilizada para estimar el caudal del fluido.




Ecuaciones utilizadas con el tubo Annubar o fórmulas del tubo Annubar

Descripción del funcionamiento del tubo Annubar
Estimación de diferencia de presión con tubo Annubar. Imagen de vaporparalaindustria

El tubo Annubar es frecuentemente utilizado como un medidor de caudal volumétrico, sin embargo, también puede utilizarse como un medidor de caudal másico. Para ello, utiliza las siguientes ecuaciones o fórmulas para estimar o determinar el caudal del fluido:

Caudal volumétrico de flujo para líquidos

Para estimar el caudal volumétrico de flujo para fluidos líquidos se utiliza la siguiente fórmula Annubar o ecuación:

Fórmula o ecucación de caudal volumétrico del tubo Annubar para líquidos

Donde:

  • QA: Caudal del fluido
  • N: Factor de unidades de conversión
  • K: Coeficiente de flujo Annubar
  • D: Diámetro interno de la tubería
  • Faa: Factor de expansión térmica
  • DP: Diferencia de presión
  • GF: Gravedad específica del fluido

Caudal volumétrico de flujo para gases

De forma similar, podemos utilizar la ecuación del tubo Annubar para fluidos gaseosos:

Fórmula o ecucación de caudal volumétrico para gases de un tubo Annubar

Donde:

  • QA: Caudal del fluido
  • N: Factor de unidades de conversión
  • K: Coeficiente de flujo Annubar
  • D: Diámetro interno de la tubería
  • Faa: Factor de expansión térmica
  • DP: Diferencia de presión
  • ρF: Densidad del fluido

Caudal másico del fluido

Para estimar caudales másicos, se utiliza la siguiente fórmula de tubo Annubar:

Fórmula o ecuación del caudal másico estimada por el tubo Annubar

Donde:

  • Qmass: Caudal másico del fluido
  • N: Factor de unidades de conversión
  • K: Coeficiente de flujo Annubar
  • D: Diámetro interno de la tubería
  • Ya: Factor de expansión Annubar
  • Faa: Factor de expansión térmica
  • DP: Diferencia de presión
  • P: Presión estática del fluido
  • T: Temperatura del fluido

Aplicaciones del tubo Annubar

Instalación de tubo Annubar en planta industrial
Instalación de tubo Annubar en tubería. Imagen de control

La principal aplicación que tiene el tubo Annubar o medidor Annubar es estimar el caudal de un fluido en situaciones donde el tubo de Pitot no aporta una medición confiable. También, permite estimar la presión total dentro de la tubería.

Ventajas y desventajas del tubo Annubar

Tubo Annubar con equipo de transmisión y registro de presión. Imagen de edcontrol

Entre las ventajas y desventajas del tubo Annubar, tenemos las siguientes:

Ventajas del tubo Annubar

  • Más preciso que el tubo de Pitot
  • Su instalación es bastante económica
  • Caídas de presión bajas
  • Puede utilizarse para líquidos y para gases

Desventajas del tubo Annubar

  • No se recomienda para fluidos viscosos
  • No estima el perfil de velocidad a lo largo de la sección de tubería
  • El conducto donde se instala debe estar completamente lleno de fluido durante la instalación y medición.

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