Medicin y Control de FlujoLectura recomendada:Cp.1 libro de Acedo-Snchez1Importancia de la Medicin de Flujo

La medicin de flujo es importante y algunos ejemplos de aplicacin en nuestra vida son:

Consumos de agua potable para uso domstico e industrial.Demanda de Hidrocarburos, como gas natural, GLP, aceites, gasolina, gasoil.La eficiencia de los procesos,Balances de materia,Excedentes de costos, etc.2Existen varios mtodos de para medir el caudal segn sea el tipo de caudal volumtrico o msico deseado Medidores de Flujo Volumtrico3Medidores de Flujo Volumtrico4Medidores de Flujo Msico5

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Medicin de Flujo7

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10Medidores volumtricosInstrumentos de Presin diferencial

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40CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS PLACAS ORIFICIO

Es no es la mas adecuada en la medicin de fluidos con slidos en suspensin.

No conviene su uso en la medicin de vapores (se necesita perforar la parte inferior)

El comportamiento en su uso con fluidos viscosos es errtico pues la placa se calcula para una temperatura y una viscosidad dada.

Produce las mayores perdidas de presin en comparacin con los otros elementos primarios.41Es de bajo costo y de fcil instalacin, costo independiente del tamao de tubera.

Salida repetible, aunque la placa tenga algn dao.

Alta perdida de presin (40/80%)

Mantenimiento constante por incrustaciones en la placa y en las tomas de presin.42MANTENIMIENTOFcil y de bajo costoEXACTITUD 0.25% a 0.5% del flujo real*Medicin exacta sobre la vena contracta pero mas susceptible a la erosin *Mas susceptible sobre las bridas COSTOS100-300$ solo la placa

1500 a 2500$ medidor en las bridas

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TOBERA

Es una contraccin gradual de la corriente de flujo seguida de una seccin cilndrica recta y corta. Permite medir diferencial de presiones cuando la relacin de , es demasiado alta para la placa orificio53CARACTERISTICAS GENERALES DE LA TOBERA

Permite caudales 60% superiores al de la placa orificio en las mismas condiciones de servicio

Perdida de carga de 30 a 80% de la presin diferencial

Puede emplearse para fluidos que arrastren slidos en pequea cantidad

Su costo es de 8 a 16 veces el de la placa orificio

Solo esta diseada para lquidos limpios, no es funcional para flujo viscoso, debido a que suele arrojar errores en la medicin

La cada de prisin que produce la tobera es mayor que el tubo venturi pero menor que la placa orificio

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55EXACTITUD1%MANTENIMIENTONingn mantenimiento pues no posee partes mviles COSTOS300-3000$Sin medicin

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Montajes de los elementos de tipo deprnogenos59

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CORRECTOR DE FLUJO65

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MONTAJE DE EQUIPOS67

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77Mtodos comparadores de velocidadesTubo pitot y annubar

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80Tubo pitotecuacin de Bernoulli se obtiene de la siguiente relacin:El tubo de Pitot es sensible a las variaciones en la distribucin de velocidades en la seccin de la tubera, de aqu que en su empleo sea esencial que el flujo sea laminar. Disponindolo en un tramo recto de la tubera.

81Tubo pitot

82Tubo pitotVentajas: Bajo costo y prdida de presin despreciable.Desventajas: Miden la velocidad en el punto y las mediciones volumtricas son poco precisas. La mxima exactitud se consigue efectuando varias medidas en puntos determinados y promediando las races cuadradas de las velocidades medidas. Baja precisin, del orden de 1.5-4%. No trabaja bien a velocidades bajas del flujo ni a velocidades muy altas.83

84Tubo pitot

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87Tubo annubarEs una innovacin del tubo pitot y consta de dos tubos, el de presin total y el de presin esttica.

El tubo que mide la presin total est situado a lo largo de un dimetro transversal de la tubera y consta de varios orificios de posicin crtica determinada por computador, que cubren cada uno la presin total en un anillo de rea transversal de la tubera.

Estos anillos tienen reas iguales.

En tuberas de tamao mayor que 1 se dispone en el interior del tubo otro que promedia las presiones obtenidas en los orificios.

El tubo que mide la presin esttica se encuentra detrs del de presin total con su orificio en el centro de la tubera y aguas abajo de la misma.88Tubo annubar

Caractersticas

Determina velocidades promedio. Se utiliza slo con gases limpios. Corrige los errores del tubo Pitot. Se emplea para la medida caudales pequeos y grandes de lquidos y gases

Exactitud

O.5%-2%Span89

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Medidores volumtricosInstrumentos de rea variable

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MEDIDORES DE REA VARIABLEROTMETROS Caractersticas de los Rotmetros:Pueden medir flujos de lquidos, gases y vapores.No requieren tramos rectosEs sensible a las configuraciones de tuberas de aguas arriba. G: Peso del flotadorE: Fuerza de arrastre del fluido sobre el flotadorF: Fuerza de empuje del fluido sobre el flotador99

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MEDIDORES DE REA VARIABLEClasificacin de los rotmetros102

MEDIDORES DE REA VARIABLE103

MEDIDORES DE REA VARIABLETipos de transmisores para rotmetros104

MEDIDORES DE REA VARIABLE105MEDIDORES DE REA VARIABLEPrecisin: de 1 a 2%Precios: entre 800 y 3000 US $ (son mas costosos los que requieren transmisores)Rango de medida de los rotmetros: de 1 a 10106MEDIDORES DE REA VARIABLEModelos de Catlogos TECO (Thompson Equipment Company)10A2235 - Ratosight Flow Rate Indicator

107MEDIDORES DE REA VARIABLEModelos de Catlogos TECO (Thompson Equipment Company)10A4500 - VA Master Flowrator For Liquids & Gases

108MEDIDORES DE REA VARIABLEModelos de Catlogos AALBORGROTMETRO AALBORG MODELO P - TUBO UNICO

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110Medidores volumtricosInstrumentos de velocidad

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118Medidores de TurbinaConsiste en un rotor que gira al paso del fluido con una velocidad directamente proporcional al caudal

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121Medidores de TurbinaExisten dos tipos de convertidores para captar la velocidad de la turbina:

Reluctancia: La velocidad viene determinada por el paso de las palas individuales de la turbina a travs del campo magntico creado por un imn permanente montado en una bobina captadora exterior.

Inductancia: En este tipo inductivo, el rotor lleva incorporado un imn permanente y el campo magntico giratorio que se origina induce una corriente alterna en una bobina captadora exterior.

122Medidores de Turbina

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125Medidores de TurbinaCaractersticas

Tiene una precisin muy elevada (orden de +/- 0.3 %)

Tiene una buena exactitud de 1.5% para lquidos y 1% para gases

El campo de medida llega hasta la relacin 15:1 entre el caudal mximo y mnimo, y la escala es lineal

Es adecuado para la medida de caudales de gases, vapores y liquidos limpios o filtrados

126Medidores de TurbinaVentajas

Es el instrumento ms preciso disponible para medir caudal.

Es lineal sobre un muy amplio rango de caudales.

Rpida respuesta y excelente repetibilidad.

Fcil interface a sistemas de computacin.

Operacin sobre un muy amplio rango de temperaturas y presiones.

127Medidores de TurbinaDesventajas

Al tener piezas mviles que giran sobre rodamientos, el desgaste suele ser el problema principal de la turbina.

Es un instrumento delicado en comparacin con otros caudalmetros.

Cualquier exceso de velocidad puede daar sus rodamientos.

Es caro y su costo aumenta desmedidamente con el tamao de la turbina.

Requiere que el flujo a medir sea limpio y tenga propiedades lubricantes.

Alto costo de mantenimiento.

No es utilizable en fluidos de alta viscosidad.

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Medidores de Transductor UltrasnicoMiden el flujo por diferencia de velocidades del sonido al propagarse ste en el sentido del flujo del fluido y en el sentido contrario.

Los sensores estn situados en una tubera de la que se conocen el rea y el perfil de velocidades. Los principios de funcionamiento de estos instrumentos son variados.

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134Medidores de Transductor UltrasnicoEn uno de los modelos ms sencillos, la velocidad del fluido est determinada por la siguiente frmula:

DondeV= Velocidad del FluidoC= Velocidad del Sonido en el fluido= ngulo del haz del sonido con relacin al eje longitudinal de la tuberaD= Dimetro interior de la tuberat= Diferencia entre los tiempos de trnsito del sonido aguas arriba y aguas abajo del fluido

135Medidores de Transductor Ultrasnico Un material piezoelctrico genera pulsos de ondas, transductores que emiten y reciben estas ondas, estos viajan a la velocidad del sonido a travs del fluido en movimiento, proporcionando una indicacin de la velocidad del fluido

Este principio se usa en dos mtodos diferentes, por lo tanto existen dos tipos de medidores de flujo

136Medidores de Transductor Ultrasnico Medidor de tiempo de recorrido de Onda:Mide el tiempo de viaje de la onda del sonido al colocar dos transductores en posiciones opuestas, de modo que la sondas del sonido que viajan entre ellas formen un ngulo de 45 con la direccin del flujo de la tubera

137Medidores de Transductor Ultrasnico Diagrama de Bloques que rige el funcionamiento de un Transductor Ultrasnico

138Medidores de Transductor Ultrasnico Mtodo Doppler:Se transmite una onda ultrasnica al fluido por medio de un emisor de ondas partculas slidas o burbujas presentes en el fluido reflectan la onda hacia el elemento receptor donde de acuerdo al principio Doppler se produce un cambio en la frecuencia al paso del fluido.

139Medidores de Transductor Ultrasnico

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141Medidores de Transductor Ultrasnico Ventajas

No obstaculiza el paso del fluido

Tiene ancha rangeabilidad (rango de medida de 20 a 1 en una escala lineal)

No ocasiona prdida de carga.

No tiene partes mviles.

No influye el dimetro de la tubera, ni en su costo, ni en su rendimiento.

Ideal para la medicin de materiales txicos o peligrosos.

Salida lineal con el caudal.

Su rango de medicin es muy amplio.

En tuberas de gran dimetro es el ms econmico, y en ciertos casos, el nico.

Su instalacin es muy simple y econmica.142Medidores de Transductor Ultrasnico Desventajas

Se utiliza slo en lquidos

Depende mucho del perfil de flujo

Se producen errores debido a los depsitos

Su precisin es baja

Su costo es relativamente alto para tuberas de bajo dimetro

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144Medidores de Transductor Ultrasnico Exactitud

+/-1 - +/-2% en tiempo de recorrido, +/-2 - +/-5% en Doppler

Costo

3000 14000 $

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Medidores volumtricosInstrumentos de fuerza147

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El medidor de placa consiste en una placa instalada directamente en el centro de la tubera y sometida al empuje del fluido. 149Medidor de Placa de ImpactoLa fuerza originada es proporcional a la energa cintica del fluido y depende del rea anular entre las paredes de la tubera y la placa, corresponde a la siguiente ecuacin: Donde: F: fuerza total en la placa; : densidad del fluido; v: velocidad del fluido; A: rea de la placa; Ca: constante experimental.

FTTransmisor neumtico150Medidor de Placa de Impacto

Vlvula de blanco (impacto frente al fluido)

Diagrama de funcionamiento

151Medidor de Placa de Impacto Tienen baja precisin, sta oscila entre 0.5 - 5%. Su uso se limita a tamaos de tubera hasta 100 mm, debido a la fuerza que tiene que soportar el sistema de equilibrio de fuerzas.Ventajas:Desventajas:Este tipo de medidor es adecuado para fluidos sucios, de alta viscosidad y contaminados.152Medidores volumtricosInstrumentos de tensin inducida153

154Medidores Electromagnticos

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157Medidores Electromagnticos

De la ecuacin anterior la seal Es depende no slo de la velocidad sino tambin de la densidad de campo magntico, la cual a su vez est influida por la tensin de la lnea y por la temperatura del fluido. Es obvio que, para obtener una seal que dependa nicamente de la velocidad debe eliminarse la influencia de estos tres factores lo cual se logra comparando la seal del medidor en el receptor con otra tensin denominada tensin de referencia Er. Como las dos seales derivan a la vez del campo magntico entonces estos factores no influyen en la precisin de la medida. 158

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162Medidores ElectromagnticosEl medidor electromagntico consta de:

Tubo de caudal Tubo de material no magntico recubierto de material no conductor. Bobinas generadoras del campo magntico.Electrodos detectores del voltaje inducido en el fluido.

TransmisorAlimenta elctricamente a las bobinas (C.A. o C.C.)Elimina el ruido del voltaje inducido.Convierte la seal (mV) a la adecuada a los equipos de indicacin y control (mA, frecuencia, digitales).

163Medidores Electromagnticos Tubo de caudal Tubo de material no magntico recubierto de material no conductor.

La fibra de vidrio se emplea ntegramente en el tubo de medida, es barata, ligera y posee una resistencia a la corrosin.

El tefln el cual proporciona la mejor resistencia a la corrosin con resistencia media a la abrasin y capacidad de resistencia a altas temperaturas.

El poliuretano, la goma y el neopreno tienen la ventaja principal de su resistencia a la abrasin.

El vidrio posee una resistencia excelente a la corrosin frente a todos los cidos con la excepcin del cido fosfrico concentrado caliente y el cido fluorhdrico. Su resistencia a la abrasin es pobre y es algo sensible a las vibraciones mecnicas y a los choques trmicos. Su aplicacin principal es la industria alimenticia.164Medidores ElectromagnticosTubo de caudalElectrodos detectores del voltaje inducido en el fluido. Los electrodos del tubo de medida deben seleccionarse de acuerdo con su resistencia a la corrosin o a la abrasin en el caso de aplicaciones qumicas.MaterialResistencia a la corrosinResistencia a la abrasinInox. 316BuenaMediaOpcional:Hastelloy B & CBuenaMediaHaynes Alloy 25MediaExcelentePlatinoExcelentePobreTantalioBuenaMediaTitanioBuenaBuenaEspecial:MonelBuenaMediaCarpenter 20BuenaExcelente165Medidores ElectromagnticosResistencia a la corrosin y abrasin de varios revestimientos RevestimientoResistencia a la abrasinResistencia a la corrosinbarTemperatura mxima admisible CAplicacionesMediaSeveraTeflnBuenaPobreExcelente100-210300cidos, bases, jarabes, licores, cerveza, etc. No recomendado en CIH y FH PoliuretanoExcelenteExcelenteMedia (vulnerable)100-210150Fangos, aguas negrasGomaExcelenteBuenaMedia (vulnerable)100-210180Fangos medios, aguaNeoprenoExcelenteBuenaMedia (vulnerable)100-210170Agua natural y tratada, agua caliente y fraVidrioPobrePobreExcelentecidos, bases, productos alimenticiosFibra de vidrio (tubo de medida)MediaPobreEn general excelente50-150250Pasta de papel, aguas negras, CIH166Medidores ElectromagnticosEs prcticamente el nico mtodo capaz de medir caudal sin introduccin de elementos extraos dentro del tubo, lo cual lo independiza de las caractersticas desfavorables que pueda presentar el fluido.

No dan lugar a prdida de carga, por lo que son adecuados para su instalacin en grandes tuberas de suministro de agua, donde es esencial que la prdida de carga sea pequea.

Se fabrican en una gama de tamaos superior a la de cualquier otro tipo de medidor.Ventajas: 167Por su naturaleza, la medicin no se ve influenciada por variaciones de la densidad, viscosidad, presin, temperatura y, dentro de ciertos lmites, conductividad del fluido.

No son seriamente afectados por perturbaciones del flujo aguas arriba del medidor.

La seal de salida es, habitualmente, lineal.

Pueden utilizarse para la medida del caudal en cualquiera de las dos direcciones.

Previendo la utilizacin de recubrimientos adecuados, se puede medir caudal en fluidos particularmente viscosos.168Medidores ElectromagnticosDesventajas:El lquido cuyo caudal se mide tiene que tener una razonable conductividad elctrica.

La energa disipada por loas bobinas da lugar al calentamiento local del tubo del medidor.

El medidor magntico no puede emplearse para la medida de caudales de gases .

La mayor parte de las sustancias depositadas tienen la misma conductividad que el fluido ya que permanecen en forma de pasta hmeda. Sin embargo, cuando dichas sustancias son aislantes bastar una pelcula delgada para que el instrumento marque cero. 169Medidores ElectromagnticosAl medidor magntico de caudal se le pueden acoplar instrumentos para conseguir las siguientes funciones auxiliares , que tambin puede aportar directamente el convertidor al microprocesador:

Indicacin con una escala lineal de 0-100% de la escala.

Transmisin neumtica.Transmisin electrnica.Transmisin telemtrica con un transmisor de impulsos.

Autocomprobacin automtica de diagnosis de fallo.

Mdulo de comunicaciones.

Integracin.

Registro.170Medidores ElectromagnticosDatos importantes:

Cuando el elemento est colocado en la impulsin de una bomba se recomienda una separacin de unos 8 dimetros de tubera

Cuando el medidor de caudal es de menor dimetro que las tuberas de conexin deben colocarse reducciones para aumentar la velocidad del fluido y obtener as una velocidad mnima de 1 m/s y para aumentar la velocidad de los slidos de suspensin en servicio e impedir su sedimentacin en la parte inferior del tubo.171 Los elementos magnticos de caudal se calibran en fbrica utilizando un sistema dinmico de pesada y consiguindose as una precisin elevada de 0.1%.

Con el sistema completo, incluyendo el receptor, se obtiene una precisin de 1% de toda la escala pudindose llegar a una mayor precisin, del orden de 0.5% con una calibrada especial y siempre que la conductividad sea elevada.

El campo de medida entre el caudal mximo y el mnimo puede llegar a 100:1 con una escala de lectura lineal.

La fidelidad del conjunto es de 0.25%.

La sensibilidad es de 0.1%.

La linealidad es de 0.5%. 172Medidores ElectromagnticosLa adicin de un microprocesador mejora sustancialmente las funciones de inteligencia del medidor magntico de caudal. Su precisin pasa a 0.5%, gracias al circuito de alta frecuencia y al filtrado digital de la seal que elimina las interferencias de los depsitos de slidos en la tubera. La relacin entre el campo de medida mximo al mnimo es de 100:1, se dispone de auto diagnostico del aparato, de deteccin automtica del estado sin lquido de la tubera.

173Medidores ElectromagnticosPrecisin de medicin Conexin al proceso Materiales Temperatura de proceso Clase de proteccin Certificaciones Caudal aconsejado 0,5...5 m/s0,2%DimensionesDN15...DN400ConexionesCon bridasClase de presinPN16PN64 / ANSI150ANSI600 otros bajo pedidoRecubrimiento interiorPTFE, EbanitaElectrodos3 elet. HastelloyC, Titanium, Tantalium, PlatinumCuerpoAcero al carbono, AISI304, AISI316Versin compacta-2580 C : -13 176 FVersin separada-25200 C : -13 392 FVersin compactaIP67 NEMA 6Versin separadaIP68 NEMA 6PAprobacin Eex en versin separadaSIEHEDG-

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Medidores volumetricosInstrumentos de desplazamiento positivo176MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVOPrincipales Caractersticas de Desplazamiento positivo:

Prcticamente, slo se utiliza para la medicin de lquidos. Requiere mantenimiento por poseer partes rotantes. La cada de presin es considerable. Error considerable, aproximadamente 0.5 2 %Clasificacin:

Disco Oscilante Pistn oscilante Pistn Alternativo Rotativo Paredes Deformables

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178Son dispositivos que separan la corriente del flujo en segmentos volumtricos individuales.MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVOPrincipio de FuncionamientoUn volumen conocido de fluido se asla mecnicamente en el elemento del medidor, y es pasado desde la entrada de este hasta su salida, llenando y vaciando alternadamente los compartimientos o cmara del medidor.

Los medidores de desplazamiento positivo se adaptan excelentemente a aplicaciones de procesos discontinuos y a aquellos que requieren una totalizacin del volumen que pasa a travs del medidor

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182Disco Oscilante:

El instrumento dispone de una cmara circular con un disco plano mvil dotado de una ranura en la que est intercalada una placa fija. Esta placa separa la entrada de la salida e impide el giro del disco durante el paso del fluido MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVOAplicacin:

Domesticas para agua. En la industria, para medir caudal de agua fra, agua caliente, aceites y lquidos alimenticios.

Exactitud:

+ 1-2%

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184MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

185MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVOPistn Oscilante:

Consiste de un pistn hueco montado excntricamente dentro de un cilindro. El pistn, cuando est en funcionamiento, oscila alrededor de un puente divisor que separa la entrada de la salida de lquido. Aplicacin:

Medicin de caudales de agua y lquidos viscosos o corrosivos.

Exactitud:

+ 1%

186MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVOPistn Alternativo:

Este medidor es de los ms antiguos de este tipo de medidores. El instrumento se fabrica en muchas formas: de varios pistones, pistones de doble accin, vlvulas rotativas, vlvulas deslizantes horizontales. Aplicacin:

Ampliamente empleados en la industria petroqumica.

Exactitud:

+ 0.2%

187MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVORotativos:

Tienen vlvulas rotativas que giran excntricamente rozando con las paredes de una cmara circular y transportan el lquido en forma incremental de la entrada a la salida.

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189MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

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191MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Medidor de paredes deformables:

Est formado por una envoltura a presin con orificios de entrada y salida que contiene el grupo medidor formado por cuatro cmaras de medicin. Su precisin es del orden del 0.3 % aproximadamente

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194Medidores volumetricosInstrumentos de torbellino195

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199MEDIDORES DE TORBELLINO Y VORTEX

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203MEDIDORES DE TORBELLINO Y VORTEXMEDIDOR DE CAUDAL DE VORTEX AALBORGModelos de Catlogos AALBORG

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Medidores de Caudal Masa207

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209Medidores Trmicos Diferencia de Temperaturapor Sondas de Resistencia Se basan en dos principios fsicos:

Velocidad de prdida de calor de un cuerpo caliente debido al paso de una corriente de fluido a travs de el

Incremento de temperatura de una corriente de fluido a medida que pasa a travs de un cuerpo caliente

El ms utilizado en la industria es el segundo principio, y estos medidores tambin reciben el nombre de Medidores Thomas, en honor a su creador

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212Medidores Trmicos Diferencia de Temperaturapor Sondas de Resistencia En ambos casos, el flujo de masa se determina a travs de las propiedades fsicas del fluido, como la conductividad y calor especfico.

Tambin se rige por la ecuacin de calor en un fluido, principio termodinmico:

Donde:Q= Calor Transferidom= Masa del fluidoCp= Calor especficoT1= Temperatura AnteriorT2= Temperatura Posterior

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214Medidores Trmicos Diferencia de Temperaturapor Sondas de Resistencia Caractersticas

Existe diferencia de temperatura cuando el fluido esta en movimiento, y esta diferencia de temperatura es proporcional a la masa que circula a travs del tubo

El sistema est conectado a un puente de wheatstone que determina la diferencia de temperaturas y la amplifica a una seal de salida de 0-5 V c.c. en 1000 ohm de impedancia215Medidores Trmicos Diferencia de Temperaturapor Sondas de Resistencia Ventajas

Medida directa del flujo total

Prdida insignificante de presin

Alta Exactitud216Medidores Trmicos Diferencia de Temperaturapor Sondas de Resistencia Exactitud

+/- 1% - 2%, o aun mejores

Repetibilidad de +/- 0,2% de la escala

Constante de Tiempo 0,5 a 3 seg.

Costo

500 4500$217

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227Medidor de Tubo en Vibracin Ventajas

Medida total directaAlta exactitud (+/- 0.5%)Medida adicional de la densidadSu salida es lineal con el flujo msicoNo requiere compensacin por variaciones de temperatura o presinEs adecuado para casos de viscosidad variablePermite la medicin de caudales msicos de lquidos difciles de medir: adhesivos, nitrgeno liquido, etc.228Medidor de Tubo en Vibracin Desventajas

Es muy voluminoso

No apto para caudales elevados

Alto precio de compra (5000 27500$)

Alto costo de instalacin

Sensible a Vibracin229

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Medidores de Flujo en generalTipo de medidorventajasdesventajasPlaca OrificioSimplicidad, no posee elementos mvilesRangeabilidad(3:1), debido a la relacin cuadrtica entre el caudal y diferencia de presinDesplazamiento positivoMedida de fluidos con alta viscosidadCoste econmico altoElectromagnticos Aceptable para casi todos los fluidos en fase liquidoCoste econmico alto

turbinaAlta exactitudAl tener partes mviles puede sufrir con facilidadrea variableSimplicidad y bajo costeNo aceptable para altas presiones232

233

Control de FlujoPara tomar en cuenta..235Control de FlujoEl caudal, es la variable de proceso mas rpida debido a su poca capacitancia, generalmente los lazos de control de caudal no poseen tiempo muerto.

El mayor retardo, se produce en los elementos de medicin y control, en especial la vlvula de control, puesto que el proceso en s, no tiene retardo sobretodo cuando elemento de medida y la vlvula se encuentran a poca distancia.236Control de FlujoNormalmente la vlvula de control es el elemento mas lento dentro de todo el conjunto.

Solo son aplicables lazos de Control Proporcional + Integral, por la rpida respuesta del sistema.

En muchas ocasiones el caudal por una tubera se produce como consecuencia de una bomba, ocasionando pequeas oscilaciones en el caudal, que debida a la incompresibilidad de lquidos hacen que se produzca ruido en la seal de medida.237Control de FlujoEl estrangulamiento que produce la vlvula de control, tambin se suma a las variaciones de medida.

Como consecuencia, los controladores de caudal, suelen ajustarse con poca ganancia, con el objeto de no provocar amplificacin de errores.238Problemas que se pueden presentar en la medicin de caudal:Liquido en punto burbuja: Es imposible medir correctamente flujo en dos fases, por lo que ser necesario colocar el elemento de medida en un lugar donde la presin sea suficientemente alta para evitar que se produzca vapor al disminuir la presin en el elemento de medida.239Gas en su punto de roco:Al calcular una placa orificio, se toma en cuenta si puede formar condensado de vapor o lquido, se puede considerar incluir un agujero adicional en la parte inferior de la misma. Si la cantidad de liquido, que se pueda formar es importante es preferible cambiar la localizacin de elemento de medida a otro lugar donde no se presente este problema.Problemas que se pueden presentar en la medicin de caudal:240Alta viscosidad: Cuando el producto posee alta viscosidad, o bajo Nmero de Reynolds, se suele recurrir a otro tipo de elemento primario como placa orificio en cuarto de circulo.A veces esto se soluciona el problema seleccionando un lugar de la lnea de proceso donde la temperatura sea mas alta.Problemas que se pueden presentar en la medicin de caudal:241Control del flujo

Cuando se utilizan bombas de desplazamiento positivo, como pueden ser las de tipo alternativo, estas pueden desarrollar altas presiones en la impulsin por lo que la vlvula automtica para control de caudal no puede ser colocada en la misma lnea.242Para el sistema de control de caudal de impulsin de una bomba de desplazamiento positivo, accionada por un motor de velocidad constante, que impulsa un caudal constante: cuando el caudal impulsado es superior al demandado por el controlador de caudal de proceso, la vlvula situada en la recirculacin enva el exceso a la aspiracin. Lgicamente el mximo caudal de envo a proceso, se tiene, cuando la vlvula de recirculacin se encuentra totalmente cerrada.

243Control de FlujoEn instalaciones de bombeo con bombas centrifugas:Se debe tener cuidado de no instalar la vlvula automtica en la aspiracin de la bomba, ya que al cerrar la vlvula se produce una disminucin en la presin de aspiracin, que en algunos casos puede llegar a ser menor que la presin de vapor del producto, generando gas dentro de la bomba, que puede llegar a producir cavitacin en la misma.244Cuando se utilizan bombas centrifugas, la vlvula se coloca directamente en la impulsin de la misma, porque en este tipo de bombas la holgura existente entre el impulsor y envolvente hace que se produzca un aumento de la presin admisible, Si la vlvula cierra totalmente, se alcanza totalmente la presin de shut-off de la bomba.

245En algunas bombas centrifugas, dependiendo de su curva caracterstica adems de controlar el caudal de proceso con la vlvula automtica situada en la impulsin, es necesario instalar otra vlvula que recicle el producto a la aspiracin, para que el caudal de impulsin sea siempre superior al mnimo exigido por el fabricante de la bomba.Control del flujo246Para el sistema de control mostrado, donde FC2 controlar el caudal demandado por el proceso y FC1 tendr como punto de consigna el caudal mnimo con el que puede operar la bomba, sin sufrir desperfectos.

247Este punto de consigna debe permanecer constante por ser la proteccin de la bomba, cuando el caudal demandado por FC2 sea superior al punto de consigna de FC1, la vlvula de recirculacin permanecer cerrada, mientras que si el caudal de proceso es inferior al punto de consigna de FC1 su vlvula automtica abrir lo suficiente para mantener el caudal mnimo necesario.

248

Cuando la bomba es accionada por un motor de velocidad variable, la vlvula automtica se sustituye por un regulador de velocidad; de igual manera las bombas centrifugas, los compresores centrfugos pueden ser de velocidad fija o variables. Cuando la velocidad es fija, el control de caudal se suele realizar por medio de una vlvula situada en la aspiracin, hay que tener cuidado con este arreglo de control, porque puede ocurrir que la apertura de la vlvula disminuya hasta tal punto que se alcance el bombeo limite de la maquina, conocido como surge.249Algunas veces no se coloca vlvula automtica, sino que la vlvula de aspiracin forma parte del mismo compresor en forma de paletas, conocidas como inlet guide vanes, que dejan pasar mayor o menor cantidad de gas o liquido, en funcin de su posicin.

Control de Flujo250En ocasiones, tanto bombas como compresores, disponen de un sistema de velocidad variable, la velocidad se ajusta enviando la salida del controlador de caudal al punto de consigna de un controlador de velocidad, bien por medio de un variador de velocidad si se trata de un motor, (o un governor, si se trata de una turbina), (control en cascada) entre caudal y velocidad

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Cuando disminuye el caudal de entrada en un compresor, se alcanza una operacin inestable, llegando a invertirse el sentido del flujo, al ser menor la presin en la impulsin que en el circuito donde se efecta la descarga. Este fenmeno se conoce como surge, o bombeo limite del compresor y debe ser evitado porque puede ocasionar desperfectos importantes en los elementos internos del mismo.252