Instru Todo

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1 1. TITULO DEL TEMA Instrumentos de medición de caudal 2. INTRODUCCION Los medidores de flujo son instrumentos utilizados para determinar la cantidad de flujo másico que pasa a través de una tubería. Otros nombres con los cuales suelen llamarse: Flujómetros, caudalimetros o medidores de caudal. Existe una gran cantidad de principios con los cuales operan este tipo de instrumentos, su selección está en función de la precisión requerida de las lecturas, así como de su costo y mantenimiento. En la mayor parte de las operaciones realizadas en los procesos industriales y en las efectuadas en laboratorio y en plantas piloto es muy importante la medición de los caudales de líquidos o de gases. Existen varios métodos para medir el caudal según sea el tipo de caudal volumétrico o masico deseado. Entre los transductores más importantes figuran:

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11. TITULO DEL TEMAInstrumentos demedicin de caudal2. INTRODUCCIONLos medidores de fujo son instrumentos utilizados para determinar la cantidad de fujomsicoquepasaatravs deunatubera. Otros nombres conlos cuales suelenllamarse: Flujmetros caudalimetros o medidores de caudal.!"iste una #ran cantidad de principios con los cuales operan este tipo de instrumentossu seleccin est en $uncin de la precisin requerida de las lecturas as como de sucosto % mantenimiento.!n la ma%or parte de las operaciones realizadas en los procesos industriales % en lase$ectuadasenlaboratorio% en plantas pilotoes mu%importante lamedicindeloscaudales de lquidos o de #ases.!"isten varios mtodos para medir el caudal se#&n sea el tipo de caudal volumtrico omasico deseado. !ntre los transductores ms importantes '#uran:()Los medidores de fujo ms comunes son los de di$erencial de presin que se basan enelcambio de presin debido a una reduccin en eldimetro de la tubera.* ma%ordi$erencia de presin ma%or es el fujo.+3. O!ETI"O#3.1. O$%eti&o 'eneral!studiar el e$ecto $uncionamiento % las aplicaciones tecnol#icas de al#unos aparatosmedidoresdefujo as comotambinde'nir conceptos%principiosenlosquesebasan dic,os equipos de medicin de caudal. 3.2. O$%eti&os es(ec)*cos *nalizarlos tipos demedidoresascomotambin losprincipios alosqueestos estn sometidos. -eterminar las ventajas % desventajas que presente cada determinadoequipo. !stablecer una clasi'cacin de los mismos de acuerdo a la $recuencia de uso.+. DE#ARROLLO.aradeterminar el caudal enunsistemaesnecesariode'nir ciertosconceptos%principios en los que se basan dic,os equipos de medicin de caudal.Caudal!slacantidadde$luido quepasaporunreaenuna determinadaunidaddetiempo.!"istenvariosmtodosparamedirelcaudalse#&nseaeltipodecaudal volumtrico o msico deseado.,rea"elocidad-resin di.erencial!s la di$erencia entre dos presiones en un punto / % en un punto /0Medidores &olum/tricos-eterminan el caudal en volumen de fuido puede ser directamente oindirectamente por deduccin.Instrumentos de (resin di.erencialLa $ormula de caudal obtenida de los elementos de presin di$erencial se basaen la aplicacin del teorema de bernoulli a una tubera ,orizontal.1+.1. 0actores (ara la eleccin del ti(o de medidor de 1uidoRango:los medidores disponibles en elmercado p ueden medir fujos desde variosmililitros por se#undo 2ml3s4 para e"perimentos p recisos de laboratorio , asta variosmiles de metros c&bicos por se#undo 2m)3s4 para sistemas d e irri#acin de a#ua oa#ua municipal o sistemas de drenaje. .ara una instalacin de medicin en particulardebe conocerse el orden de ma#nitud #eneralde la velocidad d e fujo ascomo elran#o de las variaciones esperadas.Exactitud requerida:cualquierdispositivodemedicin de$lujoinstalado% operadoadecuadamentepuedeproporcionarunae"actituddentrodel15del$lujoreal.Lama%ora de los medidores en el mercado tienen una e"actitud del (5 % al#unos dicentenerunae"actituddemsdel6.15.!lc os to escon$recuenciaunodelos$actoresimportantes cuando se requiere de una #ran e"actitud.Calibracin: se requiere de calibracin en al#unos tipos de medidores.*l#unos $abricantes proporcionan una calibracinen $orma de una #r$ica o esquemadel$lujorealversus indicacin de la lect u ra .*l#unosestnequipadospara,acerlalect u raen $orma directa con escalas calibradas en las unidades de $lujo que se deseen.!n el caso del tipo ms bsico de los medidores tales como los de cabeza variable se,andeterminado$ormas#eomtricas%dimensionesestndarparalasqueseencuentrand ato sempricosdisponibles.!stosdatosrelacionanel$lujoconunavariable $cil de medicin tal como una di$erencia de presin o un nivel de $luido.+.2. Medidores &olum/tricosLosmedidoresvolumtricosdeterminanel caudal envolumendel fuido bienseadirectamente 2desplazamiento4 bien indirectamente por deduccin 2presin di7$erencial rea variable velocidad $uerza tensin inducida torbellino4.8a%quese9alar quelamedidadel caudal volumtricoenlaindustriasee$ect&aprincipalmenteconelementosquedanlu#ar aunapresindi$erencial al pasodelfuido. !ntre estos elementos se encuentran la placa7ori'cio o dia$ra#ma la tobera % eltubo :enturi.+.2.1. Instrumentos de (resin di.erencial!l principio por el que operan los medidores de caudal por presin di$erencial es el si#uiente:;e crea una di$erencia de presin en la tubera al a9adir una obstruccin se mide dic,adi$erencia de presin % el fujo se calibra como $uncin de la cada de presin.ernoulli % sise sabe la velocidad delfuido % elrea pordonde est pasando se puede determinar el caudal.La ecuacin de >ernoulli es una de las ms &tiles % $amosas en la mecnica de fuidos %su principio $sico es utilizado para medir el caudal.La ecuacin de >ernoulli es una de las mas &tiles % $amosas en la mecnica de fuidos %su principio $sico es utilizado para medir el caudal."enta%as 2 des&enta%as"enta%as ;u sencillez de construccin ;u $uncionamiento se comprende con $acilidad. ?o son caros particularmente si se instalan en #randes tuberas % se comparancon otros medidores .ueden utilizarse para la ma%ora de los fuidos.Des&enta%as La amplitud del campo de medida es menor que para la ma%ora de los otrosequipos de medidores. .ueden producir perdidas de car#a si#ni'cativas. La se9al de salida no es lineal con el caudal. .ueden producirse e$ectos de envejecimiento es decir acumulacin de depsitoso erosin. La precisin suele ser menor que la de medidores ms modernos especialmentesicomo es ,abitual el medidor se entre#a sin calibrar.+.2.1.1. 0rmula 'eneralLa $rmula de caudal obtenida con los elementos de presin di$erencial se basa en laaplicacin del teorema de ernouilli3Altura cin/tica 4Altura de (resin 4 Altura (otencial 5 Cte.* una tubera ,orizontalvalores de las presiones a lo@n medidor de /audal.rincipalmente e"plica su lar#o de la tubera en una placa7ori'cio o dia$ra#ma. comportamiento mediantela si#uiente !cuacin:A !n cualquiera de las im#enes si#uientes pueden verse los valores de las presiones alo lar#o de la tubera en una placa de ori'cio o dia$ra#ma.!l clculo se basa en la aplicacin del teorema de >ernoulli en una tubera ,orizontal.!nestedesarrollosolosevanatener encuentalos valores %coe'cientes msimportantes puesto que no se trata de un procedimiento de clculo e",austivo.;i.1.( % :1:( son las presiones absolutas % velocidades en la zona anterior a laplaca donde el fuido llena todo el conducto % en la vena contrada respectivamente %;1;( son las secciones correspondientes resulta:*#rupando trminos:;abiendo que caudal es BC;: por lo tanto :CB3s tenemos:DLas secciones tanto de la tubera como del ori'cio de restriccin son constantes. /omoconsecuenciaselle#aalaecuacin#enricadel caudal en$uncindelapresindi$erencial.Las ecuaciones tericas anteriores se convierten en la ecuacin #eneral para el clculode caudales si#uiente:O tambin:-onde:BEC/audal en F#3se#./C/oe'ciente de descar#a sin dimensiones!C/oe'ciente de velocidad de acercamiento sin dimensiones!C/oe'ciente de e"pansin sin dimensionesd C-imetro del ori'cio en metros# C*celeracin de la #ravedad en m3s(, C.resin di$erencial en G#3m(* partir de estos datos ,emos de tener en cuenta las si#uientes consideraciones para,acer las unidades co,erentes:H *l pasar BEa G#3, ,a% que multiplicar el se#undo termino de la ecuacin por) ,acia ;. *continuacin la membrana derec,a se desplaza ,acia la izquierda entrando #as por -% saliendo por / 2posicin (4.!n la posicin ) el #as entra por el compartimiento de la izquierda por > desplazandola membrana a la izquierda % sale por *.!n la posicin + el #as entra en el compartimiento de la derec,a por / % sale por -. ; precisin es del orden del Q 6.) 5.)1+.2.9.8. Accesorios Los medidores de desplazamiento positivo que se ,an descrito pueden tener acopladosvarios tpos de transductores: =ransductor de impulsos por micro ruptor elctrico o neumtico en que el eje del medidor acciona un interruptor por medio de una leva. !l interruptor esta con estado a un contador electromecnico de baja velocidad. =ransductor de impulsos por sensor ma#ntico que utiliza un rotor con unos peque9os imanes embebidos en l % un captador ma#ntico situado en el e"terior de la caja del rotor. *l #irar el rotor de los peque9os imanes que contiene cortan el fujo del captador #enerando un tren de ondas senoidales de impulsos que es ampli'cado % acondicionado obtenindose as impulsos de ondas cuadradas aptos para circuitos convertidores o inte#radores. =ransductor de impulso por disco ranura do cu%o principio de $uncionamiento es el si#uiente: el bobinado primario L1 #enera continuamente una onda de alta $recuencia de 1 E8z. )(/ombinados con estos transductores se encuentran otros tipos de accesorios: /onvertidor de $recuencia7tensinM /onvertidor de $recuencia7corrienteM =otalizador electromecnico con reset manualM =otalizador electromecnico con predeterminado para procesos discontinuosM =otalizador neumtico con pro#ramador para procesos discontinuosM Edulo de comunicaciones.))+.3. Tor$ellino 2 &orteB+.3.1. Tor$ellino!l medidor de caudal por torbellino se basa en la determinacin de la $recuencia deltorbellino producido por una ,lice esttica situada dentro de la tubera a cu%o travspasa el fuido 2lquido o #as4.La$recuenciadeltorbellinoesproporcionalalavelocidad del $luido de acuerdo con la e"presin conocida como n&mero de ;trou,al..orlotantoelcaudalvolumtricodel$luidoesproporcionalala$recuenciadeltorbellino.Ladeterminacindela$recuenciaselo#raconsensores depresindecristalespiezoelctricos que detectan los picos de presin en el lado contrario del torbellino ocon una termistancia de mu% baja inerciatermica que si#ue los e$ectos dere$ri#eracin del torbellino #enerado en el #as o bien mediante un condensador decapa variable $uncin de la de$ormacin de un dia$ra#ma 2placa4ante las ondas depresin del torbellino o bien mediante la aplicacin de un ,az de ultrasonidosperpendicularmenteal torbellino midiendoel tiempodetransitode,azdesdeeltransmisor al receptor.+.3.2. "rteBLosinstrumentos de vrte" sonparecidosalde torbellinoe"ceptoque estnbasados en ele$ectode :on Farman donde un cuerpo en $orma decono#enera alternativamente vrtices 2reasde baja presin e inestabilidad4des$asados en 1D6Wcu%a $recuencia es directamente proporcional a lavelocidad%por lo tanto al caudal. La precisin es de 1 5!lprincipio de operacindel:orte" esbasado en elcamino de:orte" Farman.;i un)+$luido pasatravs de una obstruccin se causan vrtices cuando la obstruccinescolocadaenelcentrode latubera se $ormanvrticesa ambos lados.!l$lujocausaqueestosvrticessedividancreando uncamino devorte".La distancia #eomtrica entre dos vrtices L % el tiempo = intervalo entre dos vrticesconsecutivos determinan la $recuencia del vorte" como:!lmedidorvorte"eselidealparalamedicindevapores#ases%lquidosdebajas viscosidades 2ma" 16cps4.@n piezo sensordentro delmedidores elencar#adodeconvertirla$uerzadepresinresultanteense9alesdepulsoelctricoslascualespuedenserampli$icadas.?ormalmenteestepiezosensorescolocadodetrsdelcuerpo divisordevrticessinembar#o,a%vecesquese colocadentrodelmismocuerpodivisordevorte"detalmaneraqueestepuedavibrarlibremente.!lsensoresin$luenciado porlasvariacionesdepresinla cualesestnsincronizadas a la $recuencia de divisin de vrtices+.+. Oscilante/onsisteenunpeque9oori'ciosituadoenel cuerpodel medidor que#eneraunapresin di$erencial % provoca el paso del fuido por el rea demedida. Lsta contiene una vlvula oscilante que perturba lacirculacindel fuido. *medidaqueestefujoturbulentopasaatravs delaaberturasecreaunazonadebajapresindetrsdelavlvula conloquestaoscilaauna$recuencia directamente proporcional al caudal. @ntransductor de impulsos capta las oscilaciones de la vlvulaeindicael caudal.!l medidoroscilanteesadecuadoenlamedida de caudales de fuidos con partculas en suspensin% en las mezclas de lquidos % #ases provocadas porvaporizaciones imprevistas del lquido al bajar la presin.;u precisin es del orden del Q 61 5.)1+.8. Medidores de caudal masaLadeterminacindel caudal masapuedee$ectuarseapartir deunamedidavo7lumtricacompensndolaparalas variaciones dedensidaddel fuido obiendeterminardirectamenteel caudal masaaprovec,andocaractersticasmediblesdelamasa del fuido. !n el primer caso se compensa directamente la densidad o bien lasvariables de presin o temperatura.+.8.1. Com(ensacin de &ariaciones de densidad del 1uido enmedidores &olum/tricos!nloslquidos comosonincompresibles ladensidadvarapor loscambiosenlatemperatura del fuido.)