MEDICIÓN DE FLUJOPOR MEDIO DE LA PRESIÓN DIFERENCIAL

EL PRINCIPIO

2

• La medición de flujo por este método se basa en ladiferencia de presiones provocada por unestrechamiento en la tubería por donde circula elfluido (líquido, vapor, gas).

• La presión diferencial es captada y medida por mediode dos tomas ubicadas aguas arriba y aguas debajo delestrechamiento.

EL PRINCIPIO

•Según lo anterior, se requieren dos componentes:

•Elemento primario de flujo:•Placa de orificio•Tubo Venturi•Tobera

•Transmisor de presión diferencial

3

PLACA DE ORIFICIO

•Es una placa circular con un orificio concéntrico máspequeño que el del ducto o tubería.

•Son, normalmente, de acero inoxidable tipo 304 o316 y con un grosor del orden de 1/8” o hasta 1 ½”

4

PLACA DE ORIFICIO

5

POSICIÓN CORRECTA DEL TRANSMISOR

6

FORMULA PARA CALCULAR FLUJO

•𝑸 = 𝑨𝟐 ∙𝟐 𝑷𝟏−𝑷𝟐

𝝆 𝟏−𝒅𝟐𝒅𝟏

𝟒

•Q = flujo (in3/s)•A2 = área del orificio (en in2)•P1 = presión antes del orificio (psi)•P2 = presión después del orificio (psi)•𝜌 = densidad (lb/in3)•d1 = diámetro de la tubería (in)•d2 = diámetro del oficio (in)

7

EJEMPLO

•Halle el flujo para los datos de la siguiente figura.

8

TUBO VENTURI

• El tubo de Venturi combina en una sola unidad unarestricción corta entre dos secciones cónicas siendo suobjeto acelerar el paso del fluido y reducir temporalmente lapresión estática.

• Entre el tubo de Venturi y el manómetro diferencial se hacenlas conexiones necesarias para medir la diferencia depresión entre la entrada y la restricción.

• La precisión obtenida bajo condiciones ideales, para rangosbajos de gasto de flujo es de +/- 1%

9

TUBO VENTURI

•El tamaño de la constricción no debe sermenor de 0.742D. Donde D es el diámetrodel tubo.•Comparado con la placa de orificio es caro.Del orden de 20 veces al de una placa deorificio.• No tiene obstáculos por lo que permite, másfácilmente, la medición de flujos con fluidosque contienen solidos en suspensión yburbujas.

10

TUBO VENTURI

11

TOBERA

•La tobera de flujo consiste en un cilindro, con unextremo acampanado, formando una ceja parasujetarse entre dos bridas. Entre el extremoacampanado y el cilindro se forma una curvapara guiar el flujo tangencialmente a la seccióncilíndrica llamada garganta.•El objeto de la entrada curva es guiarsuavemente el fluido a la garganta de medición.• Es similar a la placa de orificio con la ventaja de

producir bajas caídas de presión. Se obtienenprecisiones del orden de +/- 2%, en aplicacionesindustriales.

12

Boquilla o tobera

NORMATIVIDAD

•Para el cálculo de los tamaños, diámetros, grosores delas placas de oricio, tubos Venturi y toberas; así como,las distancias para las colocar las tomas de mediciónde presión y todo los requerimientos necesarios parauna instalación donde se mide flujo por medio de lapresión existen normas bajo las cuales podemosguiarnos.

• ISO 5167-1:2003

•Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full. • Part 1: General principles and requirements• Part 2: Orifice plates• Part 3: Nozzles and Venturi nozzles

14

NORMATIVIDAD

•ANSI/API 2530/AGA 3•On orifice meter primary elements

•ASME MFC-3M – 2004•Measurement of Fluid Flow in Pipes Using Orifice,

Nozzle, and Venturi• This Standard specifies the geometry and method of use

(installation and flowing conditions) for pressure differentialdevices (including, but not limited to, orifice plates, nozzles, andventuri tubes) when installed in a closed conduit running full anduse to determine the flow-rate of the fluid flowing in the conduit

15

TRANSMISOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL PARA FLUJO

•A diferencia de lamedición de nivel, a laseñal de presión medidapor el transmisor se ledebe extraer la raízcuadrada para obteneruna respuesta lineal conrespecto al flujo.

• Antiguamente seempleaban instrumentosespeciales para tal fin.Hoy, esta es una funciónen instrumentos digitalesllamada “raíz cuadrada”

16

TRANSMISOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL PARA FLUJO

17

INDICACIÓN DE FLUJO

18

• Los indicadores y transmisores de presión (tantoanalógicos como digitales) tienen una escala dual(para nivel y para flujo)

TRANSMISOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL PARA FLUJO

•𝑆𝑒ñ𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑚𝐴 =𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎

𝑆𝑝𝑎𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙𝑥 16 + 4

•𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝐺𝑃𝑀 =𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎

𝑆𝑝𝑎𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙𝑥 𝑆𝑝𝑎𝑛 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜

19

TRANSMISOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL PARA FLUJO•Un transmisor de presión diferencial paramedir flujo de 0-500 GPM tiene un rango enpresión de 0-425 in H2O. Con las formulasdadas, complete la siguiente tabla.

20

SEÑAL DE

SALIDA (mA)

PRESIÓN DIFERENCAL

MEDIDA (INH2O)

FLUJO MEDIDO

(GPM)

4 0 0

106.25

212.5

318.75

20 425 500

RECAPITULANDO

•VIDEO 1. Differential Pressure Flow Measuring Principle (Orifice-Nozzle-Venturi)

21

TUBO PITOT

•Otro elemento primario para medir flujo por elmétodo de presión diferencial es el Tubo Pilot.

• En su forma más simple, consiste en un tubo con unorificio pequeño en el punto de medición (impacto).

•Cuando el fluido ingresa al tubo, su velocidad es ceroy su presión es máxima. La otra presión para obtenerla medida diferencial, se toma de un punto cercano ala pared de la tubería.

•Realmente, el tubo Pilot mide velocidad de fluido yno caudal y además no necesariamente el fluido debeestar encerrado en una tubería. Podría por ejemplo,ser usado para medir el flujo del agua de un río o flujode aire al ser suspendido desde un avión

22

TUBO PITOT

•VIDEO 2. Pitot tube

23

MEDICIÓN DE FLUJOMÉTODO CORIOLIS

EL PRINCIPIO

2

• Utiliza el principio del efecto de Coriolis, el cual es unafuerza que se observa en un sistema en rotación.

• Si una masa móvil se somete a una oscilaciónperpendicular a su dirección de movimiento, las fuerzasde Coriolis ocurren dependiendo del flujo másico.

EL PRINCIPIO•Un medidor de flujo másico de Coriolis tiene tubos

oscilantes de medición para medir este efectoprecisamente.

3

EL PRINCIPIO

•Las fuerzas de Coriolis se generan cuando unfluido (= masa) fluye a través de los tubososcilantes.•Dentro del instrumento, hay sensores en laentrada y salida que registran el desplazamientode fase resultante de la geometría de oscilacióndel tubo•El procesador analiza esta información y la

utiliza para calcular el flujo de masa. Lafrecuencia de oscilación de los propios tubos demedición, por otra parte, es una medida directade la densidad de los fluidos

4

MEDIDORES DE FLUJO CORIOLIS

5

MEDIDORES DE FLUJO CORIOLIS

•Se emplea en todo tipo de fluidos:detergentes, disolventes, aceites de quemary combustibles, aceites vegetales, grasasanimales, látex, aceites de silicona, tolueno,benzeno, alcohol, zumos de frutas, pastade dientes, vinagre, ketchup, mayonesa,aire, gases (butano, propano, gas natural),etc.

6

VIDEOS

•8. Coriolis - el principio

•8. Coriolis SITRANS FC410 - How to install

7

FIN DE LA PRESENTACIÓN