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Curso AADECA 2008Instrumentación Industrial
Caudal Capítulo 02
Instrumentos basados en Desplazamiento Positivo
y Presión Diferencial
Ing. Eduardo Néstor Álvarez
Desplazamiento Positivo Historia
El profesor Daniel Schwenter en su “Delicias Físico Matemáticas” (1636) presenta una bomba de desplazamiento positivo para el funcionamiento de fuentes en jardines. (E+H Flow Handbook)
Desplazamiento PositivoRecordemos que alcanzan hasta un 0.1% de incertidumbre mínima lo que los hace útiles en aplicaciones con exigencia de exactitud , por ejemplo facturación , Custody Transfer Operations.
Desplazamiento de volumen de fluído en cámaras.
El caudal se deduce del número de rpm y el volumen
de la cámara. Q = Vc .Z. Nrpm
El volumen total será el volumen de la cámara por el numero de cámaras usadas en cada revolución por el número total de revoluciones. (Totalizado)
Desplazamiento Positivo
Limitados en tamaño y por ende lo es el caudal que manejan, respecto de otras tecnologías.
Por su sistema mecánico son en general
unidireccionales.
Desplazamiento PositivoLos en flujo de líquidos los gases y partículas disminuyen la exactitud (Filtrado, Purgado).
El fluído debe ser limpio , sin partículas
solidas que destruyen el mecanismo.
Desplazamiento Positivo
En casos trabajan tomando la energía del medio que miden.
Llegan a una Rangeability de 40 : 1 y pueden superar esta característica ampliamente.
Desplazamiento Positivo
En este caso mejora la exactitutd con la viscosidad.Usados en Petroquímicas, transvase de combustibles estaciones de servicio, medidores de gas domiciliario, como Master en sistemas de calibración.
Desplazamiento Positivo
Tipicas velocidades 2 m/segEn general por la mecánica interna
provocan pulsaciones en el caudal.
Desplazamiento Positivo
Los diámetros nominales deben ser mas grandes que para otros métodos para el mismo caudal.
Se corre el riesgo de que se traben por congelamiento si se usan a la intemperie
Desplazamiento Positivo
Tienen una tendencia a mayor precio para manejar el mismo caudal respecto a otras tecnologías.
característicasGroup Type Linearity (%) Repeatibility (%) Rangeability Pressure Drop at
Maximum Flow1Flow ParameterMeasured
Response Time
1 OrificeVenturiNozzle
###
###
3 or 4:13 or 4:13 or 4:1
3/422/3
RRR
###
2 Variable AreaTargetAveraging PitotSonic Nozzle
±1% FS to ±5% FSNS#±0.25%
±0.5% FS to ±1% FSNS±0.05% R to ±0.2% R±0.1%
10:13:1#100:1
331/23/4
RRVmR
No dataNS#NS
3 Sliding VaneOval GearRotary PistonGas DiaphragmRotary Gas
±0.1 R to ±0.3% R±0.25% R±0.5 R to ±1% RNo data±1%
±0.01% R to ±0.05% R±0.05% R to ±0.1% R±0.2% RNo data±0.2% R
10 to 20:1
10 to 250:1100:125:1
4/544/522
TTTTT
>0.5s>0.5s>0.5s>0.5s>0.5s
4 TurbinePeltonMechanical MeterInsertion Turbine
±0.15 R to 1% R±0.25 R to ±0.2% RNo data±0.25 R to ±5% R
±0.02 R to ±0.5% R±0.1 R to ±0.25% R±1% FS±0.1 R to ±2% R
5 to 10:14 to 10:110 to 280:110 to 40:1
3431/2
RRRVP
5 ms to 25 ms5 ms to 25 ms50 ms5 ms to 25 ms
5 VortexSwirlmeterInsertion Vortex
±1% R<±2% R±2%
±0.1 R to ±1% RNS±0.1% R
4 to 40:110 to 30:115 to 30:1
331
RRVP
0.5 s minimumNS5 ms
6 ElectromagneticInsertion Electromagnetic
±0.5% R to ±1% R
±2.5% R to ±4% R
±0.1% R to ±0.2%
FS
10 to 100:1
10:1
1
1
R
VP
>0.2 s
NS7 Doppler
Transit TimeNo data±0.1 R to ±1% R
±0.2% FS±0.2% R to ±1% FS
5 to 25:110 to 300:1
11
vMRR
0.02 s to 120 s
8 CoriolisTwin Rotor
NSNo data
±0.1 R to ±0.25% RNo data
10 to 100:110 to 20:1
2/53/4
RR
0.1 s to 3600 s50 ms
9 AnemometerThermal Mass
No data±0.5 FS to ±2% FS
±0.2% FS±0.2% FS to ±1% R
10 to 40:110 to 500:1
22
VPR
No data0.12 s to 7 s
10 TracerLaser
No dataNo data
No data±0.5% R
Up to 1000:1Up to 2500:1
11
VMVP
No dataNo data
R is the flow rateT is the volume flowVM is the mean velocity
VP is the point velocity% R is the percentage flow rate% FS is the percentage full scale
NS indicates not specified# is dependent on differential pressure measurement
1 1 is low 5 is high
Desplazamiento Positivo
Fluído Entrante
Fluído SalienteFluído neutral
Caudalímetro de Pistón rotante
Oval gear meters Características de Selección
recomendaciones de un fabricante
Ideal for: Viscous fluids Process control High Pressure High accuracy0.001-500 L/Min (ese fabricante)
Porqué Medir con Transmisores DP
Interfase con
El proceso
Puramente mecánica:
robusta confiable
Deltabar S (Endress)
Transmisores e altatecnología Excelente performance
Soluciones en Bus de CampoO analogico mas hart Celda cerámica auto
diagnóstico
No 1 principio para caudal mundial
Para Cualquierfluido
Principio perfecto paraVapor ,gas o Líquido.Altamente probado
Es universal
no solo dP Caudaltambién dP Nively „puro“ dP( bombas,..)
reducción de costosde costo de almacena-miento y entrenamiento,
dP
Normalizados desde1929
muy difundidosaltamente aceptados
Confiables: datos independientes del fabricante
§ ISO / DIN
Primario Fácil de Cambiar
cambio sininterrumpir el proceso
Cambiando el Transmisor : se modernizaLa medición con poco gasto
dP
Placa orificio (Líquidos y Gases)Incertidumbre: +/- 1,00 % (0.86 %)Rango de Caudales: 3 a 1
(Gases AGA Reporte Nro. 3 / API MPM Capítulo 14.3 / ISO 5167)
ISO 5167 1980 Medida de flujos mediante Placas-Orificio, Toberas, Tubos Venturi, insertados en tubos de sección circular.
Tomas mediante Ranura Anular
Superior corner tap una sola
pieza DIN 19205
Inf. Corner tap dos piezas DIN 19205
ReductorCodo 2 x 90*3 dimensiones
Codo 2 x 90*
Codo 90*
Salida
Válvula de estrangulación
Brida
EntradaSalida
Entrada
Distancias a la Placa Orificio
Distancia del codo con enderezador de flujo es un medio para recortar el largo recto de cañería a la mitad aproximadamente.
Los obstáculos modifican la distribución del flujo por loQue provocan mediciones poco precisas
Conjuntos de tubos Enderezadores de Vena Permiten Acortar las distancias aguas arriba.
En gases:
AGA 3 - 2000 solo acepta
19 tubos concéntricos de igual tamaño
AGA 3 - 2000 no acepta
Diseño con bandas laterales de terminación
19 tubos de diseño exagonal
7 tubos concéntricos
Transmisor Multi-Variable (Inteligente)
Mide todas las variables necesariaspara la compensacion de flujoUsa las mismas tomas para presiónestática y DPIntegra RTD/Temp. Si se conecta por bus de campopuede usar los mismos cablespara transferir a voluntad lasvariables:Presión DiferencialPresión (absoluta o manométrica)TemperaturaFlujo de gas compensado
Tubo Annubar
Alta PerformanceAnnubar + Transmisor de Presión
resultando un caudalímetro con ± 0.90% del caudal medido.
Cono (V Cone)Se intercala en el centro de la cañería un cono que reduce la sección provocando el efecto de generación de presión diferencial.
Tiene las ventajas de los métodos PD y además:
Necesita menos diámetros rectos aguas arriba pues el mismo cono acondiciona el flujo.
Precisión de 0,5%.
Rangeabilidad de 10:1
Cono (V- Cone) AnularAcondiciona el caudal por su forma.
Disminuye el Area por lo que tenemos un beta equivalente.
No tenemos la normalización detallada que tienen las placas orificio.
AnularAcondiciona el caudal por su forma.
No tenemos la normalización detallada que tienen las placas orificio.
CodoNo tenemos la normalización detallada que tienen las placas orificio. Las diferencias de presión pueden ser insuficientes para la medición si los diámetros y velocidades son pequeñas.