MEDIDAS DE CAUDAL

MEDIDAS DE CAUDAL

4.1 MEDIDORES VOLUMETRICOS

Determinan el caudal en volumen del fluido ya sea directamente (desplazamiento) o indirectamente (presión diferencial, área, velocidad, fuerza, tensión inducida, torbellino)

PRESION DIFERENCIAL

Provocada por el estrechamiento es captada por dos tomas de presiones situadas aguas arriba o abajo del mismo. Su valor es mayor que la perdida de carga real que debe compensar el sistema de bombeo del fluido.

En la selección de la presión diferencial, que el elemento de medida producirá para el caudal máximo del fluido dos factores: la presión de la línea y la perdida de carga máxima del elemento, estos influyen en el costo para que el fluido pase por el elemento.

El tramo de tubería recta es de 16 a 44 diámetros de tubería aguas arriba y de 2.5 a 5 diámetros aguas abajo.

Enderezadores de venas: Dan régimen laminar al fluido y permiten reducir el espacio recto necesario.

Elementos

Placa-orificio o diafragma: Consiste en una placa perforada instalada en la tubería. Dos rtomas conectadas en la parte anterior y posterior de la placa, captan la presión diferencial proporcional al cuadrado del cuadal.

Tomas en la brida: es cómoda, las tomas están taladradas en las bridas que soportan la placa y están situadas a 1” de distancia.

Tomas en la vena contraída: La toma posterior se sitúa donde la vena alcanza su diámetro más pequeño (1/2 D de la tubería) la toma anterior se sitúa a (1 D de la tubería)

Tomas radiales: Toma anterior (1 D) y la posterior ( ½ D)

Toma en la cámara anular: Las tomas están situadas antes y después del diafragma y requieren una cámara anular especial.

Tomas en la tubería: La toma anterior (2 ½ D) y la posterior (8 D). Se utiliza cuando se desea aumentar el intervalo de medida de un medidor de caudal.

Orificio: Puede ser concéntrico, excéntrico o segmental, con un pequeño orificio de purga para los arrastres solidos o gaseosos del fluido. La exactitud obtenida con la placa es del orden de ± 1% a ± 2 %.

Tobera: Situada en la tubería con dos tomas, una anterior y la otra en el centro de la sección más pequeña. Permite caudales del 60 % superiores a las de placas-orificio. Perdida de carga de 30 – 80 % presión diferencial. Coste es de 8 a 16 veces que el de un diafragma y su exactitud es del orden de ± 0,95% a ± 1,5%.

Tubos de Venturi: Permite la medición de caudales del 60% superiores al de placa-orificio. Perdida de carga de 10 a 20 % de la presión diferencial. Coste es elevado de 20 veces al de un diafragma y precisión de ± 0,75%.

Tubo Dall: Combinación del tubo de Venturi y placa-orificio. Se caracteriza por un Angulo brusco en la parte central que magnifica la presión diferencial. Error en la medida del caudal de 12%.

El medidor de cuña: La exactitud puede llegar al 0,5%, y 3-5% cuando a la densidad no permanece constante. Su pérdida de carga es del 50% de la de una placa-orificio. Rangeabilidad es de 8:1. Se aplica industria petroquímica en fluidos de alta viscosidad.

Medidor de cono en V: cono centrado en la tubería, optimiza el perfil de velocidades de fluido. Su exactitud es del orden del ± 0,5% de la lectura y su repetibilidad del ± 0,1%. Rangeabilidad, 10:1 frente al clásico y 3:1 placa orificio. Se requiere de 0-3 D de tuberías rectas aguas arriba y 0-1 D aguas abajo.

La norma ISO 5167-1980 aplicada al cálculo de los elementos de presión diferencial para fluidos incompresibles que pasan a través de la placa-orificio, tobera o tubo Venturi.

Tubo de Pitot: Ideado por Henry Pitot, mide la diferencia entre la presión total y la presión estática. Si el eje del tubo está en el centro de la tubería, se considera un C=0.9 y se obtiene una exactitud ± 2% al ± 5%. Si se desea una máxima exactitud se efectúan las medidas con el tubo de Pitot en los puntos centrales de áreas concéntricas iguales en las tuberías de sección circulas (20 lecturas) o áreas rectangulares iguales en la sección rectangular (16 a 64 lecturas) y se promedian las raíces cuadradas de las velocidades medidas. Su exactitud será ± 2%.

Tubo Annubar:  Consta de dos tubos, el de presión total y presión estática. El tubo que mide la presión total está situado a lo largo de un diámetro transversal y consta de varios orificios. Cubren cada uno la presión total en un anillo de área transversal de la tubería, estos tienen áreas iguales. El tubo que mide la presión estática se encuentra detrás del de la presión total, con su orificio en el centro de la tubería y aguas abajo de la misma. Tiene una exactitud de ± 1%. Grandes y pequeños caudales. Placa orificio variable: gama de variaciones de caudal de 50:1. (3:1).

Medidor de Codo:  Es la fuerza centrífuga del fluido cuando pasa por un codo de la tubería. Esta Fuerza es proporcional a la densidad x velocidad, inversamente proporcional al radio del codo. Dos tomas en el codo a 45°. La diferencia de presiones (es baja) permite deducir el caudal.

Transmisores de fuelle y de diafragma                                                                    Fuelle: contiene 2 cámaras para la alta y baja presión. La alta presión comprime el fuelle arrastrando la palanca de unión. El resorte de margen permite disponer de varias gamas de presión diferencial. Dos anillos de sello de protección de sobrecarga. Válvula contra pulsaciones de caudal restringe el paso del líquido de llenado entre los fuelles.           Diafragma: El desplazamiento volumétrico es casi nulo. El cuerpo es de acero carbono, acero inoxidable. Manifold (3 válvulas): aislar el instrumento del proceso para su mantenimiento e igualar las presiones en las dos cámaras del instrumento en la puesta en marcha de la instalación.

Problemas de condensación o de evaporación se utiliza un sistema de purga, el cual el fluido de purga debe ser limpio, no debe de reacción con el fluido medido y el caudal debe ser bajo (0.6 cm3/s para líquido y 60 cm3/s para gas).

Integradores:        La contabilización de caudal para propósito de facturación o de balance energético se interesa integrar el caudal. Neumáticos señal de transmisión ( 0.2-1 bar 3-15 psi)  extraen la raíz cuadrada y totalizan en un integrador de 5-6 dígitos. Electrónicos o Digitales: integran un valor analógico un numero basado en la selección en segundos.

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