REPORTE DE MEDIDORES DE FLUJO

Introducción

Una de las variables importantes a determinar en los procesos lo constituye la cantidad de fluido que fluye por unidad de tiempo (ft3/seg., L/seg., Gal/min., etc.) o bien la velocidad del flujo (ft/seg., m/min., etc.).

Cuando la mayoría de los procesos era de manera intermitente la práctica común consistía en pesar los ingredientes y los productos finales. La aplicación de los procesos continuos hace surgir la necesidad de cuantificar los materiales también en forma continua y al mismo tiempo tener los resultados con mayor precisión y exactitud.

El flujo o gasto a diferencia de la presión y temperatura no afecta las propiedades de las sustancias que fluyen, sin embargo, cuando se trata de una reacción química o una operación de mezclado de diversos productos las cantidades de las sustancias deben de ser cuidadosamente dosificadas.

Otra de las razones por las cuales el gasto o flujo debe de ser medido es por las limitaciones de capacidad y diseño del equipo de proceso.

La medición continua tiene lugar a medida de que el fluido fluye a través de las redes de tubería obteniéndose una verificación constante, registro y control automático del flujo del fluido.

Existen varios métodos de medición, como lo son los métodos directos y los métodos indirectos siendo algunos de estos medidores los siguientes:

Medidores de desplazamiento positivo. Medidores magnéticos. Medidores de turbina. Medidores indirectos. Medidores de carga variable. Medidores de área variable. Medidores de velocidad.

Cada uno de los tipos de medidores de flujo presenta ventajas y desventajas. La selección adecuada para un proceso determinado deberá contemplar parámetros técnicos, económicos, de disponibilidad, etc. Esta selección corresponde a la del ingeniero químico.

El trabajo experimental consiste en determinar el coeficiente de descarga de la placa de orificio uno de los medidores mas comunes, basado en la medición de la caída de presión causado por la disminución del área de flujo por la inserción de algún mecanismo. Al transportarse el fluido por esta reducción aumenta su energía cinética (velocidad).

Otro tipo de medidor considerado es el rotámetro (medidor de área variable), en donde la caída de presión es constante y la lectura registrada es función del área de flujo.

La ecuación general de medidores de flujo se obtiene a partir de un balance de energía, representada por la siguiente fórmula:

En donde:Q = flujo volumétrico.CD = coeficiente de descarga del medidor.d = diámetro de la sección reducida. = densidad del fluido.P = caída de presión debida al área reducida.relación de diámetros (d/D)D = diámetro de la tubería en donde está instalado el medidor de flujo.

La manera más simple de obtener la caída de presión es emplear un manómetro diferencial en “U”.

Objetivos

Conocer las diferencias en el funcionamiento de los medidores:1. Placa de orificio.2. Ventura.3. Rotámetro.

Explicar el fundamento de las ecuaciones generales para los medidores citados. Operar adecuadamente el equipo instalado en el LEM y obtener los datos

necesarios para la realización de los cálculos posteriores al trabajo experimental. Analizar los datos obtenidos experimentalmente con los que sostienen en la

literatura.

Problema experimental

Determinar experimentalmente el coeficiente de la placa de orificio. Determinar experimentalmente la curva de calibración del rotámetro.

Material y equipo

Rotámetro y placa de orificio instalados en el intercambiador de tubos y coraza. Cronómetro.

Servicio

Agua. Energía eléctrica.

Indicaciones experimentales

1. verificar que el manómetro en “U” del intercambiador de tubos y coraza no tengan fugas.

2. mantener siempre abierta la válvula de salida de agua al recipiente abierto.3. mantener siempre cerrada la válvula de servicio de retorno de agua helada.

Resultados experimentales:

A una temperatura del agua de servicio de 7º C

d= ,493D= 0,622 in

Q (GPM) Q (ft/seg) h man. en U P (lb/ft) V (ft/seg) Re Cd

1 0,0022 0,1 2,58 0,995 4,17E+03 3,15932 0,0044 0,3 7,73 1,990 8,33E+03 1,82403 0,0066 0,6 15,47 2,985 1,25E+04 1,28984 0,0088 0,9 23,20 3,980 1,67E+04 1,05315 0,0110 1,4 36,09 4,975 2,08E+04 0,8444

Para la calibración del rotámetro se llenaba un recipiente de volumen conocido y se medía el tiempo que se tardaba en llenar, después se hacían los cálculos correspondientes para determinar el flujo de este y comparar los resultados experimentales con la medida que daba el rotámetro, aunque no se muestran los resultados en este reporte, se observó que efectivamente el flujo indicado en el rotámetro era corecto.

Para realizar los cálculos se utilizaron las siguientes fórmulas:

Conclusiones

Como se observó experimentalmente las caídas de presión son proporcionales al

incremento de la velocidad, provocando con ello un aumento en el factor de fricción,

como lo demuestra la ecuación de Darcy para el cálculo de factor de fricción, además

comprobamos que el coeficiente es inversamente proporcional al Reynolds, debido a

que al aumentar el diámetro de la tubería disminuye el coeficiente de descarga