requerimientos de instalación - Ingenieria · 2003-11-11 · Presión – Nivel – Caudal –...

ASOCIACION ARGENTINADE CONTROL AUTOMATICO

COMISION DE CURSOS

Curso Intensivo sobre: “Mediciones Industriales:

Presión – Nivel – Caudal – Temperatura”

3 de Mayo de 2002

Requerimientos de Instalación

Disertante: Ing. ZOLTAN BARKASZ

AADECA ASOCIACION ARGENTINA DE CONTROL AUTOMATICO CURSO SOBRE MEDICIONES INDUSTRIALES – 3 de Mayo de 2002

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REQUERIMIENTOS DE INSTALACIÓN

Los 3 factores que alteran el coeficiente de descarga de un caudalímetro, introduciendo errores adicionales en la medición son:

1) Distorsión del perfil de velocidades2) Torbellinos o remolinos3) Flujo pulsante




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En los caudalímetros de presión diferencial, el flujo pulsante crea error por 2 motivos:

1) Altera el DP haciendo que el instrumento no mida el real que corresponde a la velocidad del flujo.

2) Error de raíz cuadrada




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1.- Ubicar el medidor de presión diferencial lo más cerca posible de las tomas, haciendo las conexiones lo más cortas posible.

2.- En cañería horizontal para líquidos, las tomas deben estar ubicadas en el plano horizontal, a los costados de la brida o el caño.

3.- Para gases deben ubicarse en la parte superior4.- En el caso de vapor o gases condensables, en el plano horizontal.5.- En cañería vertical se puede ubicar en cualquier punto de la circunferencia.6.- En líquidos y vapor el medidor debe estar instalado a una altura menor que las

tomas.7.- En gases debe estar instalado por encima de las mismas.8.- En los tramos horizontales hay que dar una pendiente de 80 mm/m, para abajo de la

toma al medidor en el caso de líquidos y vapores, del medidor a la toma en el caso de los gases.

9.- Si la viscosidad del fluido es alta, de 5 a 100 cp, la pendiente se deberá incrementar a valores entre 160 a 320 mm/m.

10.- Las líneas de alta y baja deberán estar lo más juntos posible, y si las condiciones ambientales lo recomiendan, deberán estar revestidos juntos, para evitar que diferencias de temperatura produzcan diferencias de densidad entre las 2 ramas.

11.- La tubería utilizada para las conexiones deberá tener un diámetro interior mínimo de 6 mm. Para longitudes o fluidos más complicados deberá respetar la tabla siguiente.

12.- Para evitar congelamiento del fluido en las líneas de conexión, o la corrosión de las mismas por acción del producto, se deberá llenar las líneas con un líquido separador, no miscible con el fluido a medir y que deberá tener una densidad 1,01 superior al del mismo.




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Longitud Agua, Vapor Gas líquido de Líquidos ode línea gas limpio húmedo viscosidad gases sucios

medianahasta 15 m 6 mm 9 mm 12,5 mm 25 mm15 a 40 m 6 mm 9 mm 18,8 mm 25 mm40 a 85 m 12,5 mm 12,5 mm 25 mm 38 mm




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La Norma ISO 5167 especifica los requerimientos de una instalación para elementos primarios para medición por presión diferencial.

La norma especifica los siguientes puntos:

1.- Aspecto visual externo del caño, tanto para su rectitud como para su circularidad.

2.- Aspecto visual de la superficie interna del caño.3.- Condiciones de referencia para la rugosidad interna del

caño.4.- Forma de medir y lugar donde hacerlo, para determinar

el diámetro interno promedio del caño.5.- Circularidad interna de una longitud especificada del

caño precediendo el elemento primario.6.- Máximo escalón tolerable en el borde de 2 tramos

unidos de cañería, aguas arriba del elemento.




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D1 + D2 + ... + D12Diámetro aguas arriba D = ---------------------------------- en los planos (1), (2) y (3)

12

Circularidad 0,997 D < D1 + D2 + ... + D14 < 1,003 D en los planos (1), (2), (3) y (4)

Aguas abajo 0,97 D < D15 < 1,03 D




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Requirements on Temperature Sensors with drilled or welded thermowells

⇒⇒⇒⇒ Thermowells standardized e.g. according to DIN 43 772 (earlier 43 763)Task: Protection of the measuring insets (chemical and mechanical influences)

Thermowells are pressure retaining parts !!

Criteria for selection of thermowell Material:

- Chemical solidity (aggressivity of the medium)

- Mechanichal solidity (streaming, pressure, erosion)

- Temperature

Design:

- Max. flow velocity

- Max. pressure

- Measurement parameters (demanded response time, exchangeability)

advice: at least equal properties as vessel or pipe !!!




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hasta 550°C y 660 bar hasta 400°C y 80 barcon vaina construida con con vaina construida con

Barra sólida perforada tubo soldado en la punta

• Procesos Químicos• Petróleo/Gas natural, procesamiento y distribución• Generación de Energía y distribución de calor• Maquinaria y equipos

Aplicaciones




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hasta 1.200°C más de 1.200°Ctermocuplas de metal no-precioso termocuplas de metales preciosos

(con vaina cerámica) (con vaina de cerámica)

• Hornos de Fundición• Hornos de Cemento • Procesos de Templado• Incineradores de Residuos• Generación de calor

Aplicaciones




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(vainas de diámetro interior de ¼ pulgada y diámetro exterior de ¾ pulgadas).Tabla 17. Limites de velocidad para vainas rectas y cónicas

Limites de velocidad, m / seg.

Monel a 4800 C 11,4 33,6 46,526,7 6,21 8,52

Acero al carbono 5350 C 11,4 36,9 54,026,7 6,84 9,9

Acero inoxidable, 11,4 38,4 59,1Tipo 304 o 316, 5350 C 26,7 7,08 10,8

Material inserción Vaina standard Vaina cónicacm




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Tubos de protección cerámica

La termocupla estará expuesta al golpe directo de llama

Existirán gases contaminantes

Las temperaturas serán mayores de lo que pueden tolerar los tubos metálicos (el umbral de las vainas metálicas es aproximadamente 1.200º C).




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Response times of different thermometers

WeldedWelded

DrilledDrilled

Response times




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– PRECAUSIONES DE INSTALACIÓN

. – Ser mecánicamente robusto para soportar una instalación industrial

. – Ser químicamente resistente para soportar las atmósferas agresivas

. – Debe producir una salida eléctrica estable y medible

. – Debe ajustarse a las curvas especificadas por las normas con lareproducibilidad adecuada

. – Debe responder con la velocidad necesaria

. – Debe estar correctamente instalado. La transferencia de calor con el medio y el exterior, no debe afectar la medición

. – Debe respetar los requisitos de instalación eléctrica, aislación, blindaje a los ruidos, etc.

. – Debe ser económico




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Rint = ln (rw / re) / (2 p le cg) [ºC/ watt]donde

rw: radio interior de la vainare: radio exterior del sensorle: longitud del sensorcg: conductividad térmica del elemento vinculante

(generalmente aire, 0.00032 a 1000 C, 0.00055 a 5000 C) en watt / ºC cm

Cuando la vaina es de sección transversal constante:Rv = lv / (cv Av)

dondelv: longitud de la vainaAv: sección transversal de la vainacv: conductividad térmica de la vaina.

Para el caso de acero inoxidable 0.14 watt / ºC cm a 00 C, 0.16 a 1000 C y 0.21 a 5000 C

DT = (Tf - Th) Rbl + Rint (11)Rbl + Rint + Rv




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Un sensor de 8mm de diámetro en aire a 00 C de temperatura, circulando a 30 m/seg. de velocidad

Rcl + Rint = 250 C/ watt

longitud del vástago de 8 cm y sección transversal de 30 mm2

para acero inoxidable a 00C da aproximadamente 190º C / watt, Rv = 8 / (0.14 x 0.3) = 190º C / watt

obtenemos un errorDT = 0.116 x (Tf - Th)

El error en este caso, si Tf - Th = 25º C, será aproximadamente 3º C.

BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA -Béla G. Lipták, Instrument Engineers Handbook. Chilton -Douglas M. Considine y S.D. Ross, Handbook of Applied Instrumentation. Mc. Graw Hill -Omega Engineering Inc., The Pressure, Strain and Force Handbook, Omega Engineering, Inc. -Omega Engineering Inc., The Flow and Level Handbook, Omega Engineering, Inc. -Sydenham, Peter H., Transducers in Measurement and Control, Adam Hilger -R.W. Miller, Flow Measurement Engineering Handbook. Mc Graw Hill -L.K. Spink, Principles and Practice of Flow Meter Engineering The Foxboro Co. -Dr. Roger B. Dowdell, Flow its Measurement and Control in Science and Industry. I.S.A. -David W. Spitzer, Industrial Flow Measurement. I.S.A. -Dr. R.A. Furness, The Effect of Installation on the Performance of Flowmeters -Gabor Vass, Magmeter Basics, Fisher & Porter Co. - ISO Standard 5167, Measurements of Fluid Flow by Means of Orifice Plates, Nozzles, and Venturi Tubes in Circular Cross-Section Conduits Running Full, ISO 5167-1980(E), Geneva, 1980 - ISO Standard 2186, Fluid Flow in Closed Circuits – Connections for Pressure Signal Transmissions between Primary and Secondary Elements, ISO 2186-1973, Geneva, 1973 - ISO Standard R541, Measurement of Fluid Flow by Means of Orifice Plates and Nozzles, ISO, Geneva, 1967 - ISO Standard R781, Measurement of Fluid Flow by Means of Venturi, ISO, Geneva, 1968 - ANSI (MFC), Differencial Producers Used for the Measurement of Fluid Flow in Pipes, (Orifice, Nozzle, Nozzle Venturi, Venturi), draft 3e, New York, July 1982. - ANSI/API 2530, Orifice Metering of Natural Gas, catalog no. XQ0178, American Gas Association, Arlington,Va.,1978 - ASME, Fluid Meters, 6th. ed., ASME, New York, 1971.

- ASME, "The ASME-ISO Orifice Equations", Mech. Eng., vol. 103, no. 7, 1981 -Richtmyer, F. K. – Kennard, E. H. – Lauritsen, T., Introduction to Modern Physics, Mc Graw Hill -Omega Engineering Inc., The Temperature Handbook, Omega Engineering, Inc. -Suguer, Roberto – Weisz, Juan Pedro – Maceri, Hector A., Medición de Temperatura, A.A.D.E.C.A. – Comisión de Cursos. -Navesnik, Rolando, Medición de Temperatura mediante Sensores de Contacto, A.A.D.E.C.A. – Comisión de Cursos. -Harris, Forest K., Electrical Measurements, John Wiley & Sons -Kinnard, Isaac F., Medidas Eléctricas y sus Aplicaciones, Ediciones Técnicas Marcombo -Omega Engineering Inc., Thermocouple Reference Tables, Based on the ITS-90, Omega Engineering, Inc. -Minco Products, Inc., Bulletin TS – 102(J), =Temperature Sensors & Instruments, Minco Products, Inc. -Heraeus, Ceramic Wire Wound Resistance Temperature Detectors (PRTDs), Heraeus Electro-Nite - ITS – 90 (International Temperature Scale of 1990), Comité Consultatif de Thermométrie (CCT), Comité International des Poids et Mesures (CIPM) - N.I.S.T Monograph 175, Revised to ITS – 90, National Institute of Standards and Technology. - A.N.S.I., MC – 96, American National Standards Institute - A.S.T.M., E230, American Society for Testing Materials - DIN 43710, Deutsches Institut für Normung - DIN 43760, Deutsches Institut für Normung - DIN EN 60 584, Deutsches Institut für Normung - DIN EN 60 751, Deutsches Institut für Normung - BS – 4937, British Standards - NF E – 18 – 001, Norme Française - JIS C 1602, Japanese Industry Standards - IEC 584, International Electrotechnical Commission

NOTA: varias de las obras citadas se encuentran en la BIBLIOTECA AADECA . La misma puede ser consultada en el horario de 10 a 17 horas, de

lunes a viernes, en nuestra Sede, Av. Callao 220 piso 7.Ud puede consultar el catálogo de nuestras existencias en biblioteca, en el web site de AADECA: www.aadeca.org.

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