1.1 INSTRUMENTOS DE CAUDAL

1.1.1 General

Los instrumentos para medida de caudal serán como se indique en los Diagramas de Flujo de Tuberías e

Instrumentos y en las hojas de datos de instrumentos.

1.1.2 Medidores de caudal por presión diferencial

El elemento estándar de medida de caudal será el conjunto formado por placa de orifico y transmisor de

presión diferencial:

1.1.2.1 Elementos Primarios

1.1.2.1.1 Placa de orificio

El elemento primario estándar para los instrumentos de caudal será la placa de orificio concéntrico de

acero inoxidable AISI 316. En el mango se grabará la información que se indica en API-550.

Las placas de orificio excéntrico pueden usarse en tramos de tubería horizontal para líquidos que

contienen sólidos (paso de fluido en la mitad inferior de la tubería) y para líquidos transportando gases

atrapados (paso de fluido en la mitad superior de la tubería).

Las placas de orificio de cuarto de circulo pueden usarse en servicios con bajo número de Reynolds <

10000.

La longitud mínima de tramo recto de tubería que precede a una placa de orificio ha de estar de acuerdo

con las tablas adjuntas al final de este documento

El espesor de las placas de orificio deberá estar de acuerdo con lo indicado en las tablas adjuntas a este

documento

Las placas de orificio han de estar, siempre que sea posible, en una línea horizontal. Si esto no es

posible, la instalación en una línea vertical será siempre con sentido del flujo ascendente para líquidos y

descendente para gases.

El rango de presión diferencial a través del orificio se elegirá de forma que el valor de β este comprendido

entre 0,2 y 0,7.De cualquier manera el diámetro del orificio no será menor de 6.35 mm.

El rango del medidor se seleccionará procurando que el caudal normal estará comprendido entre el 70% y

80% de la capacidad del medidor, con tal que el caudal mínimo y máximo previsto represente el 30% y el

95% de la capacidad, si es posible.

Las placas de orificio se calcularán normalmente para un rango diferencial de 2500 mm H2O.

Si no resulta adecuado, se utilizarán los siguientes rangos normalizados: 100, 250, 500, 625, 750, 1000,

1250, 1500, 2000, 3000, 4000 y 5000 mm H2O.

El material de la placa será acero inoxidable AISI 316 ó 304, excepto si las condiciones de proceso

requieren otro material.

Las placas de orificio se calcularán de acuerdo a ISO-5167 o utilizando la última edición de “Flow

Measurement Engineering Handbook” (Miller)

Cuando se requiera orificios de drenaje o venteo, se podrán realizar en placas con orificio igual o mayor a

25 mm. El orificio de drenaje o venteo se incluirá en el cálculo del orificio principal.

1.1.2.1.2 Conjunto Bridas de Orificio

Los conjuntos dispondrán de tomas de presión en las bridas o en la línea (radius) tal como se indica a

continuación

Tomas en brida: (Flange taps) tubería hasta e inclusive 12".

Tomas en línea (radius 1/ ½ D): tubería igual o mayor a 14". Se utilizarán bridas normales de tubería en

lugar de bridas especiales de orifico. Las tomas de presión serán del tipo “Radius”, localizadas a 1

diámetro tubería aguas arriba y a ½ diámetro de tubería aguas abajo de la cara de entrada, de acuerdo

con ASME “Tower Test Code and Flow Meter Engineering” Spuck

Todas las bridas de medida, en general, serán para soldar a tope (welding neck), según estándar ANSI

B16.36

El material y la clase de las bridas de medida estará de acuerdo con la especificación de la tubería, si bien

la clase será como mínimo 300.#.

1.1.2.1.3 Medidas en líneas menores de 2”

Las placas de orificio para medición de caudal no se instalarán normalmente en líneas menores de 2”. Si

la línea es inferior a 2”, se utilizará alguno de los siguientes dispositivos:

Aumentar la línea a 2” en el tramo recto;

Tramo recto calibrado con tomas tipo “corner taps” (Meter Run);

El conjunto medidor tipo meter run no se instalará en líneas menores de 1½". Si la línea de proceso es

menor de 1½", donde sea posible se aumentará al tamaño de 1½ en el tramo en el que se instale el

medidor.

Orificio integral.

Para líneas de 1" y menores se considerará el empleo de tramos de tubería mecanizada y transmisores

con orificio integral

1.1.2.1.4 Tubo Venturi

Pueden usarse elementos de caudal, tal como tubos Venturi, cuando las condiciones de proceso lo

recomienden para medir gases a baja presión o líquidos donde la pérdida de presión es de especial

consideración y se fabricarán de acuerdo a ISO-5167.

El diseño del elemento de medida será preferiblemente Venturi con bridas a la tubería

1.1.2.1.5 Tubo Annubar

Se podrán utilizar tubos Annubar para medir el caudal en ciertas aplicaciones y ello se mencionará en los

Diagramas de Flujo. Básicamente su aplicación será para servicios de aire agua o vapor en tuberías

mayores de 6”

1.1.3 Medidores de caudal de área variable (Rotámetros)

El uso de rotametros será considerado para la medida de caudales generalmente pequeños (purga, etc.)

para líquidos limpios y para gases. Empleándose como medidores locales o bien como transmisores.

Los rotametros pueden ser del tipo de vidrio armado o bien de tubo de metal cuando las características

del fluido así lo requiera.

Los rotametros serán instalados siempre en posición vertical y con el fluido ascendente. Las conexiones

serán preferentemente horizontales, aunque puede aceptarse las verticales.

Los flotadores serán autolimpiables y se diseñarán para máxima inmunidad a la variación de viscosidad y

estabilidad dimensional.

1.1.4 Medidores de Desplazamiento Positivo

Estos medidores se utilizarán fundamentalmente para totalización de líquidos que requieren una gran

precisión en la medida, pueden emplearse tanto para totalización local como remota.

Los contadores se suministrarán del tipo sin puesta a cero a no ser que se indique lo contrario y con

ajustes para calibración.

La precisión del dispositivo de medida será 0,2% del caudal máximo continuo.

1.1.5 Medidores tipo Vortex

Estos medidores se utilizarán cuando se requiera una medida con mejor precisión para gases, vapores y

líquidos limpios con nº de Reynolds superiores a 10.000 y temperaturas inferiores a 280ºC. En tamaños

de hasta 8” de diámetro

Estos medidores pueden instalarse en tuberías horizontales y verticales, debiendo tenerse en cuenta en

el montaje los tramos rectos aguas arriba y abajo del medidor especificados por el fabricante.

Se consideraran como una alternativa a placas de orificio cuando estas requieran una rangeabilidad >5:1

1.1.6 Medidores de caudal másico

Los medidores de tipo Coriolis se utilizan para la medida del caudal másico para líquidos, en aquellos

casos en que sean requeridas altas precisiones y rangeabilidades, se pueden también aplicar en medidas

de caudal de gas.

Las medidas de estos instrumentos son independientes de los cambios de presión, temperatura, densidad

o viscosidad del fluido.

1.1.7 Otros medidores

Dependiendo de las condiciones de servicio se podría estudiar la utilización de otros medidores, tales

como medidores magnéticos, másicos termales, o ultrasonidos por tiempo de transito o efecto Doppler.

Resumen:

Placas de orificio

1. Los cálculos serán realizados utilizando INtools.2. Para todas las tuberías ≥ a 2” se utilizara “Flange Taps”, para tuberías ≤ 2” serán del tipo “Corner

taps”. (Meter run)3. Para tuberías < 1” donde se requiera medidores de orificio, se debe utilizar orificio integral.4. El valor del Beta (β) para el cálculo de la placa de orificio deberá estar entre 0.2 y 0.7, exceptuando

las tuberías a ≥ 24”, donde es aceptado un beta hasta 0.75.5. Las bridas de orificio deberán ser Rating Class 300 como mínimo hasta tuberías ≤ 14”, para

mayores a este diámetro será de acuerdo al Piping Spec. 6. Las placas de orificio deberán ser 316 Stainless Steel como mínimo7. Precision 1% de final de escala

Venturi:

1. Recomendados para tuberías mayores a 2”.2. Para fluidos limpios, sin partículas, gases o líquidos3. Requiere nº de Reynolds > 750004. Baja caída de presión5. Para el cálculo se utilizara Intools.6. Las tomas de medida serán ½”.7. El material y construcción del elemento deberá estar de acuerdo a las especificaciones de tuberías.8. Precisión 1% de final de escala

Tubo Annubar

1. Para el cálculo se utilizara programa del vendedor 2. Aplicar en caso de requerir muy baja perdida de presión, fluidos limpios (Líquidos y gases), y Nº de

reynolds > 10.0003. Para ser utilizados en tuberías:

Annubar: Mayores a 2”.4. Los medidores deberán ser 316 Stainless Steel como mínimo5. Para las bridas (diámetro y ANSI), será de acuerdo al Piping Spec. 6. El medidor será del tipo extraíble en carga (manual).7. Rangeabilidad (Versiones multivariable con compensación de P y T) 10:18. Precisión 1% final de escala

Rotametros

1. Utilizados generalmente para líneas de purga de instrumentos (Aire/Nitrogeno).2. Deberán ser instalados en posición vertical3. El flujo normal deberá ser leído en mitad de la escala del medidor.4. Las unidades de medición deberán estar en %. Solo para el caso de medidores en líneas de purga se

deberá leer directamente unidades de ingeniería.5. Para el cálculo se utilizará programa del vendedor 6. Rangeabilidad 10:1

7. Precisión Según modelos 2 -2.5% final de escala

Vortex

1. Utilizados generalmente para fluidos limpios (Vapor de agua gases y líquidos). No recomendable para fluidos viscosos.

2. Temperaturas menores a 400ºC y presiones menores a 1500 psig3. Rangeabilidad:

a. Gas y vapor: 20:1b. Líquidos: 10:1

4. Para el cálculo se utilizara programa del vendedor 5. Se recomienda el uso de medidores vortex para tamaños de línea hasta 12”.6. Recomendado para Nº Reynolds > 10.000 en caso de líquidos y >50.000 en caso de gases.7. Para las bridas (diámetro y ANSI), será de acuerdo al Piping Spec. 8. Precisión según rangos puede variar de 0.65 a 1.5% del rango medido, (Tiene zona muerta de

medida que según el rango será del 3 al 9% del principio de escala

Medidores de Desplazamiento Positivo

1. Presentan alta caída de presión.2. Los medidores en líneas ≥ 1 ½” deberán ser bridados.3. Rangeabilidad 10:1 o mayor.4. No recomendados en fluidos con sólidos suspendidos y condiciones bidireccionales.5. Para las bridas (diámetro y ANSI), será de acuerdo al Piping Spec.

Medidores Magnéticos

1. No presentan caída de presión2. El fluido debe poseer conductividad eléctrica (2 μS/cm o mayor) (Soluciones acuosas)3. No se recomienda su uso en tuberías muy grandes.(Pueden utilizarse magnéticos de inserción)4. No se aplica para gases.5. La temperatura del fluido no debe exceder 180 ºC.6. Para las bridas (diámetro y ANSI), será de acuerdo al Piping Spec. 7. Para el cálculo se utilizara programa del vendedor 8. Rangeabilidad: puede llegar a 100:19. Precisión 0.3 a 1% del valor medido

Medidores por dispersión térmica (Masicos Termales).

1. Solo se utilizaran previa aprobación del cliente.2. Medidas de caudal de gases limpios, 3. Medidores tipo en linea ¼” a 6” y de tipo inserción (Para líneas grandes o chimeneas) 4. Muy baja caída de presión.5. El medidor será del tipo extraíble en carga6. Se deben conocer las propiedades de conductividad térmica del fluido a medir y la misma no debería

ser variable.7. Recomendado para temperaturas hasta 300 ºC.8. No aplicable para líquidos.9. Para las bridas (diámetro y ANSI), será de acuerdo al Piping Spec. 10. Precisión típica 1% de la lectura mas 0.5% de final de escala11. Rangeabilidad de 30:1 a 100:1 según modelos y tamaños

Medidores Tipo Coriolis.

1. Utilizado para todo tipo de líquidos y gases de alta densidad2. Para manejar fluidos con temperaturas hasta 200 ºC.3. Alta caída de presión dependiendo del tipo de fluido y medidor4. Tamaños comerciales para conexión a procesos hasta 6”.5. No recomendados en áreas susceptibles a vibración.6. Material 316 Stainless Steel como mínimo.7. Puede ser utilizado para medición de densidad del fluido.8. Precision (Std. hay medidores especiales) Líquidos 0.1% gases 0.5% (Del caudal medido)9. Rangeabilidad 20:1, (Puede llegar a 100:1 para una precisión de 0.25% )

10. Medidores Ultrasónicos.Gases1. Normalmente utilizados en líneas de flare. Chimeneas, gasoductos etc2. Baja caídas de presión.3. Rangeabilidad mayor a 150:14. Material 316 Stainless Steel como mínimo.5. Se pueden utilizar con sensores tipo inserción o externos6. Precisión 0.2 - 0,5% del caudal medido (Multihaz Custody transfer)

2-5% de la lectura (Tipo inserción monohaz)1.4-3.5% de la lectura (Tipo inserción doble haz)

Líquidos:

7. Normalmente utilizados en líneas de aguas potables, aceites etc8. Sin caída de presión.9. Rangeabilidad mayor a 150:110. Precisión 0.2-0.5 % del caudal medido

Vapor:11. Rangeabilidad mayor a 150:112 Precisión 1-2% de la lectura

Tablas selección de elementos de flujo – PIP PCEFL001