INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

D.I.Q.P

“Laboratorio de instrumentación y plantas de proceso”

“Curva de calibración de un medidor de flujo de área constante”

Alumno: Carlos Martínez Vázquez

Profesora: Ivonne Yesenia Hernández González

Grupo: 3PM71

Fecha de entrega: 29 de Mayo del 2015

Introducción

Objetivo

Obtener la curva de calibración de una placa de orificio con transistor de presión diferencial, y receptor con escala lineal en porcentaje. Así como el error producido por una instalación defectuosa.

Medidores volumétricos

Los medidores volumétricos determinan el caudal en volumen del fluido. Hay que señalar que la medida de caudal en la industria se efectúa principalmente con elementos que dan lugar a una presión diferencial al paso del fluido.

Entre estos elementos se encuentran los caudalímetros de obstrucción; la placa-orificio o diafragma, la tobera, y el tubo Venturi.

Caudalímetros de obstrucción

Existen tres tipos de caudalímetros de obstrucción; el tubo Venturi, la tobera, y la placa orificio o diafragma. En cada caso, el medidor actúa como un obstáculo al paso del fluido provocando cambios en la velocidad. Consecuentemente, estos cambios de velocidad causan cambios en la presión. En los puntos donde la restricción es máxima, la velocidad del fluido es máxima y la presión es mínima.

Tubo Venturi

El tubo Venturi es un dispositivo que origina una pérdida de presión al pasar por él un fluido. Está compuesto por una tubería corta recta o garganta entre dos tramos cónicos, uno convergente y uno divergente o de descarga.

Placa orificio o diafragma

La placa orificio consiste en una placa perforada ubicada en el interior de una tubería. Posee además, dos tomas de presión, una en la parte anterior y otra en la parte posterior de la placa, a las cuales se conecta un manómetro de presión diferencial.

El orificio de la placa puede ser concéntrico, excéntrico o segmental, como se muestra en la figura 1.7. El concéntrico es el más comúnmente utilizado. El orificio de la placa es circular y concéntrico con el tubo en el que va instalado. Su exactitud es mucho mayor a la de los otros dos tipos de orificios.

El excéntrico, el orificio en la placa es circular y tangente a la pared interna de la cañería en un punto. Se utiliza para fluidos con dos fases: vapor húmedo, líquidos que contienen sólidos, aceites que contienen agua, etc.

El segmental, es un orificio en forma de segmento circular tangente en un punto a la circunferencia interna de la cañería. Se utiliza para fluidos barrosos con la ventaja que no acumula sólidos en el lado anterior a la placa.

Desarrollo experimental

i. Encender el tablero principal y bomba.

ii. Abrir las válvulas

iii. Vaciar el tanque No 2

iv. Llenar el tanque No1 conectado al tanque No 2

v. Abrir la válvula principal a diferentes porcentajes, modificados por el programa de control.

vi. Tomar datos cada 5 cm medidos al momento de llenar el tanque No 2.

vii. Repetir la medición hasta una apertura de válvula del 100%.

viii. Cerrarlas válvulas, apagar la bomba.

Datos Experimentales

Apertura Válvula

P L(5 cm) a (pulg)

Q magnético

0 0.05 (5 cm) 1.9685 0 4.0720 29.15 (5 cm) 1.9685 18.9 43.6140 55.52 (5 cm) 1.9685 13.7

360.35

60 70.17 (5 cm) 1.9685 12.58

67.78

80 73.8 (5 cm) 1.9685 11.85

69.83

100 75.62 (5 cm) 1.9685 11.4 70.03

Qop (0 )=

π4∗(65cm)2∗5cm

0=0

cm3

seg=0

pulg3

seg

Qop (20 )=

π4∗(65cm )2∗5cm

18.9=877.859

cm3

seg=53.5702

pulg3

seg

Qop (40)=

π4∗(65cm )2∗5cm

13.73=1208.41

cm3

seg=73.742

pulg3

seg

Qop60=

π4∗(65 cm)2∗5cm

12.58=1318.88

cm3

seg=80.4831

pulg3

seg

Qop (80 )=

π4∗(65cm )2∗5cm

11.83=1402.5

cm3

seg=85.5856

pulg3

seg

Qop (100)=

π4∗(65cm)2∗5cm

11.43=1451.58

cm3

seg=88.5807

pulg3

seg

3

Cálculos

Dónde:

₪ D= diámetro (65cm) = 25.5906 pulg.₪ Ө= tiempo₪ L= altura (5cm) = 1.9685 pulg.

Qop=

π4∗D2∗L

Ө

Dónde:

₪ Co= es valor de 1, considerando que es nueva.

₪ ∆P=Caída de presión.

Qideal=Co∗√∆P

Qideal (0)=1∗√0.05=0.223807 pulg3

seg

Qideal(20)=1∗√29.13=5.39722 pulg3

seg

Qideal (40)=1∗√55.52=7.45117 pulg3

seg

Qideal (60)=1∗√70.17=8.37675 pulg3

seg

Qideal (80)=1∗√73.80=8.59069 pulg3

seg

Qideal(100)=1∗√75.62=8.85807 pulg3

seg

Tabla de Resultados

Apertura Valvula

P L Qop

Qideal

Q magnético

0 0.05 1.9685 0 0 0.223607 4.0720 29.15 1.9685 18.9 53.5703 5.39907 43.6140 55.52 1.9685 13.73 73.7421 7.45117 60.3560 70.17 1.9685 12.58 80.4833 8.37675 67.7880 73.8 1.9685 11.85 85.4413 8.59069 69.83

100 75.62 1.9685 11.43 88.4262 8.69598 70.03

Grafica

0.05 29.15 55.52 70.17 73.8 75.620

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Gráfica de curvas de equilibrio

Q operacionQ idealQ magnetico

Caudal

₪ Podemos observar un desgaste de las placas, en la gráfica color azul.

₪ NO existe incrustaciones ya que no se encuentra por debajo de la línea de Q (ideal).

Conclusiones

En la gráfica podemos observar un desgaste por parte de la placa de orificio, ya que si la línea de operación se situara en la parte inferior de la línea ideal se consideraría una cantidad de incrustaciones en la placa.

Se sabe que en este tipo de quipos no existe la calibración, pero en caso de alguna corrección en la placa, tal vez cortando o abocardando, se originaria incertidumbre y afectaría en el sistema significativamente. Por ello, siempre es mejor limpiar o cambiar las placas de orificio, no son tan eficientes, son muy baratas y el sistemas es fácil de montar.

Así que, si después de hacer una limpieza a detalle en las placas se sigue presentado el error, lo mejor sería desechar y montar una nueva.

Referencias

Medición de caudal. (2012). Transductores de caudal de fluido. Consultado el 25 de Mayo de 2015, recuperado de:http://www.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/procesos/apuntes/Medicion_de_Caudal.pdf