Placas Dee Orificio Medicion

  • View
    31

  • Download
    3

Embed Size (px)

Text of Placas Dee Orificio Medicion

Principio del formulario

Final del formulario

El mtodo ms ampliamente utilizado para la medida industrial de caudales es el que se realiza a partir de la presin diferencial. Existen varios tipos de elementos de medida basados en este principio, como son: placas de orificio con diversas formas, tubos Venturi, toberas, tubos Pitot, tubos Annubar, etc., aunque dentro de ellos los ms utilizados son las placas de orificio. A su vez, dentro del grupo de placas de orificio, la ms utilizada es la concntrica con aristas vivas, como la que aparece en la Figura, montada entre las bridas correspondientes.

A partir de ahora solo vamos a ver, a modo de ejemplo y de forma simplificada, el comportamiento de una placa de orificio como elemento primario de medida. A veces se conoce con el nombre de diafragma. Este elemento primario es una restriccin al paso de fluido que hace aumentar la velocidad disminuyendo al mismo tiempo la pre-sin, de tal forma que la suma de energa potencial, energa cintica y energa interna permanece constante.

Para el clculo de placas de orificio hay que tener en cuenta una serie de conceptos, entre los cuales los ms importantes son:

Nmero de Reynolds. El comportamiento dinmico de los fluidos depende de las magnitudes relativas de inercia y friccin. Las fuerzas de friccin son dominantes en corrientes de baja velocidad y tienden a producir flujo laminar. Las fuerzas inerciales son grandes cuando la velocidad es alta, tendiendo a producir flujo turbulento. El nmero de Reynolds es un parmetro adimensional formado por la relacin entre inercia y viscosidad, expresado como:

La magnitud de este parmetro indica si el flujo puede ser laminar o turbulento. Valores inferiores a 2000 son caractersticos de flujo laminar, mientras que valores superiores a 4000 describen flujos turbulentos. Entre estos dos puntos es difcil definir las condiciones del fluido. El flujo turbulento es ms comn que el laminar y por tanto ms importante.Relacin Beta. Beta es la relacin entre el dimetro del orificio de restriccin o medida y el dimetro interior de la tubera. Valores bajos de P hacen que aumente la diferencia de presin, reduciendo la capacidad del medidor.

Coeficiente de descarga. Ningn elemento primario sigue exactamente la ecuacin de Bernouilli. El coeficiente de descarga C, relaciona los caudales terico y real y se obtiene empricamente en funcin de la relacin |3 y del nmero de Reynolds. Recuperacin de presin. La presin disminuye al pasar por el orificio de restriccin y se eleva aguas abajo. Este fenmeno es consecuencia de la conversin de energa potencial en cintica. Parte de la energa se disipa en la turbulencia, por lo que una parte de la cada de presin no se recupera. Factor de expansin. Para fluidos compresibles se utiliza en el clculo de elementos primarios el factor de expansin e. Este factor tiene en cuenta el cambio en la energa interna de un fluido que acompaa a las variaciones en trminos de energas cintica y potencial. Para lquidos el factor de expansin vale uno.A) Determinacin de la ecuacin de clculo de caudal con placa de orificioVamos a considerar una tubera que contiene una placa de orificio cuya seccin de paso obviamente es menor que la correspondiente a la tubera, tal como indica la Figura.

El clculo se basa en la aplicacin del teorema de Bernouilli en una tubera horizontal, segn el cual, la suma de altura cintica + altura debida a la presin + altura potencial es constante. En este desarrollo solo se van a tener en cuenta los valores y coeficientes ms importantes, puesto que no se trata de un procedimiento de clculo exhaustivo.Siendo d el dimetro del orificio en metros y D el de la tubera en metros, se tiene la relacin p=d/D, o tambin p2 = d2/D2 = S2/S1, es decir, la relacin entre las secciones correspondientes al orificio (S2) y la tubera (S1).Si llamamos P1 y P2 a las presiones absolutas en Kg/cm2 antes y despus del orificio respectivamente y aplicamos el teorema de Bernouilli a las dos secciones S1 y S2 se tiene, despreciando las prdidas y sabiendo que la altura potencial es la misma en ambas secciones:

agrupando trminos:

Como se sabe, el caudal es: Q = S * Y por tanto, V = Q / S. De esta forma:

Las secciones, tanto de la tubera como del orificio de restriccin son constantes. Como consecuencia se llega a la ecuacin genrica del caudal en funcin de la presin diferencial.

Las ecuaciones tericas anteriores se convierten en la ecuacin general para clculo de caudales siguiente, de acuerdo a la Norma ISO 5167:

o lo que es igual:

siendo: QM = Caudal, en Kg/segC = Coeficiente de descarga, sin dimensionesE = Coeficiente de velocidad de acercamiento, sin dimensionese = Coeficiente de expansin, sin dimensionesd = Dimetro del orificio, en metrosg = Aceleracin de la gravedad, en m/seg2h = Presin diferencial, en kg/m2

A partir de estos datos hemos de tener en cuenta las siguientes consideraciones para hacer las unidades coherentes: Al pasar QM a kg/h hay que multiplicar el segundo trmino de la ecuacin por 3600. Sabiendo que |32 (beta) = d2 / D2, para expresar ambos dimetros en mm hay que multiplicar el segundo trmino de la ecuacin por 10-6, por estar elevados al cuadrado. La presin diferencial h en kg/m2 es igual que en mm C A.Segn estas conversiones, el coeficiente a aplicar a la ecuacin anterior es:

quedando la ecuacin general para clculo de caudal en masa como:

Si el clculo se quiere en unidades de volumen, basta con dividir la ecuacin anterior entre la densidad utilizada como base, normalmente densidad a 15 C. Por tanto:

Los coeficientes de descarga, expansin y velocidad de acercamiento se calculan para cada tipo de medidor, como: Placa de orificio de arista viva, de cuarto de crculo y con entrada cnica. Placa de orificio con tomas de presin a D y D/2 2 '/2 D y 8 D. Toberas ISA 1932 y de radio largo. Tubos Venturi. Placas de orificio con tomas de presin crner appings. Orificios de restriccin.Dado que el objeto de este captulo no es el de desarrollar completamente los clculos para la medida de caudal, no se incluyen los coeficientes anteriores, los cuales pueden ser obtenidos de la Norma ISO 5167 y del libro Flow Measurement Engineering Handbook de Miller.

La tabla siguiente muestra las principales ventajas y limitaciones que tienen estos tipos de medidores de caudal por placa de orificio:

VentajasLimitaciones

No tienen componentes mviles.Utilizable solo para rangos de caudal 4 : 1

Se dispone de un amplio margen de rangos y tamaos.Relacin cuadrtica entre presin diferencial y caudal.

Aptos para la mayora de gases y lquidos.Relativamente baja exactitud.

Ampliamente establecido y aceptado.Prdida de presin no recuperable.

No necesita calibracin del elemento.La viscosidad afecta al rango de caudal.

Simplicidad.La instalacin puede llegar a ser costosa.

Articulos Relacionados 2010-09-03 - Principios de Medicin de Flujo: Introduccin Caudalmetros de presin diferencial 2010-09-09 - Sistemas de medicin de flujo- caudal por Diferencial de Presion DP Boletines GratuitosPrincipio del formulario

* Nombre (SIN apellidos):

* E-mail:

.

Final del formularioltima Informacin1. Sistemas inalmbricos, seguridad, control remoto, monitoreo, etc.2. Conceptos, aplicaciones, diseos y dems.3. Estandares ISO, ISA, ICE, Factory Mutual, CSA, etc.4. Buses de campo, protocolos de comunicacin, Hart, Fundation FieldBus, ModBus, Insdustrial Ether...5. Control de motores DC, AC, motores paso a paso, variadores de frecuencia, etc.

Principal | Noticias | Instrumentacin | Automatizacion y Control | Aviso Legal | .

Copyright 2009. Instrumentacin y Control .NET

Technical Documents - Documentos Tcnicos: Medidores de flujo diferenciales. Placas de orificio

Medidores de flujo diferencialesLos medidores de flujo de tipo diferenciales son los ms comnmente utilizados. Entre ellos pueden mencionarse: la placa de orificio, el tubo Venturi, el tubo Pitot, la tobera y el medidor de impacto (Target). Estos miden el flujo de un fluido indirectamente, creando y midiendo una presin diferencial por medio de una obstruccin al flujo. El principio de operacin se basa en medir la cada de presin que se produce a travs de una restriccin que se coloca en la lnea de un fluido en movimiento, esta cada de presin es proporcional al flujo. La proporcionalidad es una relacin de raz cuadrada, en la cual el flujo es proporcional a la raz cuadrada del diferencial de presin. Esta relacin hace que la medicin de flujos menores del 30% del flujo mximo, no sea prctica debido a la prdida de precisin.Los medidores de flujo de tipo diferencial generalmente estn constituidos por dos componentes: el elemento primario y el elemento secundario. El elemento primario es el dispositivo que se coloca en la tubera para obstruir el flujo y generar una cada de presin. El elemento secundario mide la cada de presin y proporciona una indicacin o seal de transmisin a un sistema de indicacin o control. El elemento primario se calcula y se selecciona de acuerdo al fluido y las caractersticas del proceso. Se han desarrollado ecuaciones que toman en cuenta casi todos los factores que afectan la medicin de flujo a travs de una restriccin. La ecuacin bsica a partir de la cual fueron desarrolladas estas ecuaciones, es la ecuacin de Bernoulli.Los diafragmas de orificio concntrico o placas de orificio pueden utilizarse para todo caudal permanente de fluido limpio y homogneo (lquido, gas o vapor) en el campo de caudales turbulentos normales para los cules el nmero de Reynolds alcanza un valor superior a 5.000. Generalmente se construye de acero inoxidable con un espesor que oscila entre 1/8 y 1/2 pulgada. Otros tipos de materiales tales como Monel, nquel, Hastelloy, se utilizan cuando se necesita prevenir la corrosin o contaminacin.