1. 1. Laboratorio de Operaciones Unitarias I (INQ 344) Prof. Elizabeth Meja Medidores de Flujo Sustentante: Leonela Martes Hernandez 100175491
2. 2. Tambin llamados Caudalmetros, son dispositivos utilizados para la medicin de los caudales (Q) o gastos volumtricos de un fluido, o para la medicin de el gasto msico. El primer medidor de flujo registrado Data del siglo XVIII a manos de el fsico italiano Giovanny Venturi, quien cre el dispositivo (tubo de Venturi) en base al principio de Bernoulli y de la continuidad de masa.
3. 3. En la industria, los materiales con los que trabajamos son transportados en la mayora de los casos como fludos, por tanto, es necesario tener un medio por el cual podamos conocer la cantidad de fluido que entra y sale de un proceso y la velocidad del mismo.
4. 4. Medidores de Perforacin total. Operan sobre todo el fluido dentro de la tubera. Medidores de Insercin. Miden la velocidad del flujo en un solo punto. Se puede inferir con exactitud al utilizar este tipo de medidores. Algunos medidores miden la velocidad volumtrica directamente, pero algunos solo miden la simple velocidad o la velocidad media.
5. 5. Un tubo de Venturi es un dispositivo inicialmente diseado para medir la velocidad de un fluido aprovechando el efecto Venturi. Efectivamente, conociendo la velocidad antes del estrechamiento y midiendo la diferencia de presiones, se halla fcilmente la velocidad en el punto problema. En la Industria Automotriz: en el carburador del carro, el uso de ste se pude observar en lo que es la Alimentacin de Combustible. Es importante tomar en cuenta la cavitacin en el uso de este dispositivo.
6. 6. Formula para fluidos sin friccin: Formula para fluidos con friccin:
7. 7. Es una placa taladrada y maquinada, montada entre dos bridas y con un orificio concntrico (puede variar) con la tubera en la que est instalado. Tiene tomas de presin a la entrada y salida del orificio, las cuales se conectan a un manmetro o medidor de presin. Desventajas en el uso de la placa de orificio Es inadecuada en la medicin de fluidos con slidos en suspensin. No conviene su uso en medicin de vapores, se necesita perforar la parte inferior. El comportamiento en su uso con fluidos viscosos es errtico ya que la placa se calcula para una temperatura y una viscosidad dada. Produce las mayores prdidas de presin en comparacin con otros elementos primarios de medicin de flujos.
8. 8. El principio de funcionamiento es el mismo que para el Tubo de Venturi, calculan el flujo y las velocidades a partir de la diferencia de presin. Para un medidor previamente calibrado utilizamos la siguiente ecuacin: El coeficiente de chorro ( ) corrige la contraccin del chorro del uido entre el oricio y la vena contracta.
9. 9. Imagen descriptiva del flujo a travs del medidor de placa con orificio.
10. 10. Este consiste en un flotador cilndrico, ms denso que el fluido, colocado dentro de un tubo cnico vertical con el rea menor abajo y el rea mayor arriba. Al pasar el flujo de abajo hacia arriba levanta el flotador con lo cual la posicin de este ser proporcional al flujo. El Rotmetro pertenece a la gama del los medidores de rea. Se requiere de una curva de calibracin para convertir la lectura de la escala en velocidad de ujo.
11. 11. Para calcular la relacin entre la posicin del flotador y el flujo que pasa por el instrumento se aplica la ecuacin de Bernoulli entre el punto 1 ubicado debajo del flotador y el punto 2 ubicado encima del flotador: Obteniendo la siguiente ecuacin para la velocidad de flujo con un rotmetro:
12. 12. Consiste en un rotor con labes, semejante a una turbina que se instala en el centro de una tubera y gira con una velocidad angular directamente proporcional al flujo. Se puede utilizar para medir flujo de gases y liquidos limpios filtrados. Las aspas del motor estn hechas de un material magntico. La medicin del dispositivo tiene mucha exactitud en las condiciones adecuadas. (EX- 0.3 %)
13. 13. Se utilizan dos convertidores para medir la velocidad del flujo: 1 - El de Reluctancia. La velocidad de la turbina viene determinada por el paso de los alabes individuales a travs del campo magntico creado por un imn permanente montado en la bobina captadora exterior. El paso de cada alabe vara la reluctancia del circuito magntico, esta variacin cambia el flujo inducido en la bobina captadora producindose una corriente alterna proporcional a la velocidad de la turbina. 2 - El de tipo inductivo. El rotor lleva incorporado un imn permanente y el campo magntico giratorio que se origina induce una corriente alterna en la bobina captadora exterior. El material magntico induce un voltage alternado en una bobina de seal traductora.
14. 14. Son medidores no intrusivos y miden la velocidad desde el exterior del tubo. Est formado por un tubo revestido con material aislante. Sobre dos puntos diametralmente opuestos de la superficie interna en los cuales se colocan dos electrodos metalicos entre los cuales se genera una seal electrica de medida.
15. 15. Fundamento Su funcionamento o mtodo de medicin est basado en la Ley de Faraday, la cual expresa que al pasar un fluido conductivo por un campo magntico se produce una fuerza electromagntica (F.E.M) directamente proporcional a la velocidad del mismo. e = tensin generada en el conductor K = constante B = intensidad del campo magntico D = distancia entre los electrodos (dimetro interno de la tubera) v = velocidad del fluido
16. 16. Consta de unas Sondas, que trabajan por pares, como emisor y receptor. La placa piezo-cermica de una de las sondas es excitada por un impulso de tensin, generndose un impulso ultrasnico que se propaga a travs del medio lquido a medir, esta seal es recibida en el lado opuesto de la conduccin por la segunda sonda que lo transforma en una seal elctrica. Los medidores Ultrasonicos son una herramienta ideal para aplicaciones de proceso en las cuales es imposible poder detener el flujo
17. 17. DOPPLER: Miden los cambios de frecuencia causados por el flujo del lquido. Se colocan dos sensores cada uno a un lado del flujo a medir y se enva una seal de frecuencia conocida a travs del lquido. Slidos, burbujas y discontinuidades en el lquido harn que el pulso enviado se refleje, pero como el lquido que causa la reflexin se est moviendo la frecuencia del pulso que retorna tambin cambia y ese cambio de frecuencia ser proporcional a la velocidad del lquido. Hay dos tipos distintos de medidores Ultrasnicos: TRNSITO: Tienen transductores colocados a ambos lados del flujo. Su configuracin es tal que las ondas de sonido viajan entre los dispositivos con una inclinacin de 45 grados respecto a la direccin de flujo del lquido.
18. 18. En la industria a menudo se utiliza equipos de tipo desplazamiento positivo, estos equipos se utilizan cuando la precisicion es un factor fundamental para el control de procesos, como por ejemplo, para transferir productos a los tanques de almacenamiento. Los medidores de desplazamiento positivo se encuentran en todas partes porque son seguros, entregan un volumen medido de lquido, manipulan con gran facilidad fluidos densos, calientes y vaporizantes.
19. 19. Es el instrumento base del mtodo, y consiste simplemente en un tubo que toma la presin de frente al flujo para desacelerarlo hasta cero y tomar as la medida de la presin de estancamiento y otro tubo que toma la presin en un costado de la tubera de forma perpendicular al flujo. El tubo de Pitot mide directamente la velocidad del flujo en el punto en donde se toma el valor de la presin esttica y de estancamiento. Por tanto es muy sensible a la irregular distribucin de velocidades en la seccin transversal de la tubera, por eso su uso est limitado a tramos rectos de tubera y deben tomarse medidas en varios puntos de la seccin. El flujo deber luego calcularse en funcin del promedio de las velocidades medidas multiplicadas por el rea de la seccin de tubera.
20. 20. Para el flujo en tuberas de fluidos compresibles se puede utilizar la siguiente ecuacin: Para el flujo en tuberas de fluidos incompresibles se puede utilizar la siguiente ecuacin: Vo es la velocidad en el punto donde se ubica el extremo o la punta (m/s, ft/s), Cpt es el coeficiente de descarga (adimensional), Pin es la presin de impacto (Pa, Lbf/ft2), Ps presin esttica local (Pa, Lbf/ft2), gc constante dimensional (10.0 Kg.m/N.s2, 32.2 Lbm.ft/Lbf.s2) y la densidad del fluido medida a la presin Ps y a la temperatura local (Kg/m3, lb/ft3). k es la razn entre el calor especifico a prersion constante y el calor especifico a volumen constante (adimensional) y la densidad del fluido a la temperatura y presin corriente arriba (Kg/m3, lb/ft3).
21. 21. Aplicabilidad a un proceso especfico. Costos de instalacin y operacin. Intervalos de velocidades a los que se adapta. Exactitud.
22. 22. COMPARATIVA DE LOS DISTINTOS SENSORES DE FLUJO Sensor de flujo Lquidos recomendados Prdida de presin Exactitud tpica en % Medidas y dimetros Efecto viscoso Coste Relativo Orificio Lquidos sucios y limpios; algunos lquidos viscosos Medio 2 a 4 of full scale 10 a 30 Alto Bajo Tubo Venturi Lquidos viscosos, sucios y limpios Bajo 1 5 a 20 Alto Medio Tubo Pitot Lquidos limpios Muy bajo 3 a 5 20 a 30 Bajo Bajo Turbina Lquidos limpios y viscosos Alto 0.25 5 a 10 Alto Alto Electromagnet. Lquidos sucios y limpios; lquidos viscosos y conductores No 0.5 5 No Alto Ultrasonic. (Doppler) Lquidos sucios y lquidos viscosos No 5 5 a 30 No Alto Ultrasonic. (Time-of-travel) Lquidos limpios y lquidos viscosos No 1 a 5 5 a 30 No Alto
23. 23. Conclusiones Tener en cuenta que los Medidores de Flujos son dispositivos, el cual pueden ser utilizado en muchas aplicaciones tecnolgicas y aplicaciones de la vida diaria, en donde conociendo su funcionamiento y su principio de operacin se puede entender de una manera ms clara la forma en que este nos puede ayudar para solventar o solucionar problemas o situaciones con las cuales son comunes e Reconocer que con la ayuda de un medidor de flujo se pueden disear equipos para aplicaciones especficas o hacerle mejoras a equipos ya construidos y que estn siendo utilizados por empresas, en donde se desee mejorar su capacidad de trabajo utilizando menos consumo de energa, menos espacio fsico y en general muchos aspectos que le puedan disminuir prdidas o gastos excesivos a la empresa en donde estos sean necesarios.