Universidad Nororiental Privada Gran Mariscal De Ayacucho

Presentación del tema: "Universidad Nororiental Privada Gran Mariscal De Ayacucho"— Transcripción de la presentación:

1 Universidad Nororiental Privada Gran Mariscal De Ayacucho
Facultad De Ingeniería Escuela De Mantenimiento Industrial Edificio Arturo Uslar Pietri Variable Flujo Prof.: Ing. José Bolívar Integrantes Alarcón Jesús CI: Carreño Sofía CI: Cova Diomar CI: Méndez Milagros CI: Oliveros Cesar CI: Salazar Mariana CI: Yeguez Luis CI: Zabala Wilvimar CI:

2 Flujo Definición

3 VISCOSIDAD ABSOLUTA O DINÁMICA: Pa*s
VISCOSIDAD CINEMÁTICA: m2/s DENSIDAD: Kg/m3 PESO ESPECÍFICO (O DENSIDAD RELATIVA): VOLUMEN ESPECÍFICO: m3/Kg NUMERO DE REYNOLDS: no es una propiedad física

4 UNIDADES DE FLUJO O CAUDAL:
Las unidades más usadas para estudio y cálculo de flujo son: FLUJO VOLUMÉTRICO FLUJO MÁSICO m3/seg. Kg/seg. pie3/seg. lb/seg. m3/h lb/h lts/min. Lts/seg.

5 FORMULA DE CAUDAL: EN DINAMICA DE FLUIDOS: El caudal puede calcularse a través de la siguiente fórmula: Donde : Caudal ([L3T−1]; m3/s) : Es el área ([L2]; m2) : Es la velocidad lineal promedio. ([LT−1]; m/s)

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7 TIPOS DE FLUJO

8 Para Flujos Volumétricos:
Placa Orificio Consisten en una placa perforada que se instala en la tubería, el orificio es generalmente afilado aguas arriba y biselado aguas abajo, donde dos tomas conectadas en la parte posterior y anterior de la placa captan la presión diferencial.

9 Formación de la vena contracta

10 Placas de Orificio: Posición de las tomas en la brida.
En la vena contraída.

11 Placas de Orificio: Posición de las tomas en la brida.
Radiales. En la cámara anular. En la tubería.

12 Disposición del Orificio en las Placas
Tipo A: para gases o líquidos limpios.. Tipo B: para líquidos con considerables cantidades de gas. Tipo C: para gases con considerables cantidades de líquido condensado y líquidos con arrastre de sólidos. Tipo D: para líquidos con posible sedimentación de sólidos.

13 Placas de Orificio: Ventajas y Desventajas
Su construcción y tecnología son sencillas. No son válidas para condiciones de proceso (presión, temperatura, densidad) cambiantes. No contienen partes móviles. Producen caídas de presión no recuperables. Son económicas. Su señal de salida no es lineal (hay que extraer su raíz cuadrada). Son válidas para casi todas las aplicaciones. Su precisión es menor que la de otras tecnologías.

14 Tobera Presentan una entrada curvada que se prolonga en un cuello cilíndrico, y están situadas en la tubería con dos tomas, una anterior y la otra al centro de la sección más pequeña.

15 Medidor de Tobera: Ventajas y Desventajas.
Tienen mayor precisión que las placas de orificio. Si bien pueden emplearse con fluidos abrasivos, estos pueden comprometer la precisión del instrumento. Permiten caudales 60% mayores que las placas de orificio, en las mismas condiciones de servicio. Su costo es de 8 a 16 veces mayor que un diafragma.

16 Tubo Venturi Se componen de tres partes :
Una sección de entrada cónica convergente. Una sección. Una tercera sección de salida cónica divergente.

17 Tubo Venturi: Ventajas y Desventajas
Permite la medición de caudales 60% superiores a los de la placa de orifico. Si se usa con fluidos abrasivos, ests influyen en su forma afectando la exactitud de la medida. Pérdida de carga de solo 10 a 20% de la presión diferencial. El costo de un tubo Venturi es elevado, del orden de 20 veces el de un diafragma. Posee una gran precisión que permite el paso de fluidos con un porcentaje relativamente grande de sólidos.

18 Tubo Pitot CARACTERISTICAS
Inventado por el ingeniero francés, Henri Pitot, en 1732, sirve para calcular la presión total, también llamada presión de estancamiento, ( suma de la presión estática y de la presión dinámica ). Henri Pitot fue el primero en medir la rapidez del agua en el río Sena utilizando el tubo pitot, aparato de su invención que más adelante se adaptó a los aviones para medir su rapidez en al aire luego fue incorporado en las industrias para medir caudal en las tuberías. Un tubo de Pitot opera según las bases de la dinámica de fluidos y es un ejemplo clásico para la aplicación práctica de las ecuaciones de Bernoulli. Un tubo Pitot es un tubo abierto en la parte delantera que se dispone contra una corriente de forma que su eje central se encuentre en paralelo con respecto a la dirección de la corriente para que la corriente choque de forma frontal en el orificio del tubo. La parte trasera se fija a un manómetro o un instrumento sensible a los cambios de presión y los datos pueden ser transmitidos a un PLC o a un DCS por medio de un transmisor o transductor. CARACTERISTICAS El tubo pitot es un medidor de flujo. Son instrumentos sencillos, económicos y disponibles en un amplio margen de tamaños. Es uno de los medidores más exactos para medir la velocidad de un fluido dentro de una tubería. Su instalación simplemente consiste en un simple proceso de ponerlo en un pequeño agujero adherido a la tubería.

19 Tubo Pitot En el punto (1) del esquema, embocadura del tubo, se forma un punto de estancamiento, la velocidad allí (v1) es nula, y la presión según la ecuación de Bernoulli aumenta hasta: por lo tanto: Siendo: v0 y p0 = presión y velocidad de la corriente imperturbada. pt = presión total o de estancamiento. Aplicando la misma ecuación entre las secciones (1) y (2), considerando que v1 = v2 = 0, se tiene:

20 Tubo Pitot Siendo: y2 - y1 = L (lectura en el tubo piezométrico)
luego: Esta es llamada la expresión de Pitot.

21 Tubo Annubar El tubo Annubar es una innovación del tubo Pitot. Consta de un tubo exterior situado a lo largo de un diámetro transversal de la tubería, y de dos tubos interiores es mas preciso evitando el error que produce el tubo de Pitot. El tubo exterior consta de cuatro orificios en la cara aguas arriba de la corriente, que se utilizan para interpolar los perfiles de velocidad y poder realizar un promedio, y otro orificio en el centro del tubo pero en la cara aguas debajo de la corriente. De los dos tubos que están en el interior, uno sirve para promediar las presiones obtenidas en los cuatro orificios, midiendo la presión total, mientras que el otro tubo que se encuentra en la parte posterior, mide la presión estática en el orificio central aguas debajo de la corriente. Tiene mayor precisión que el Pitot y baja pérdida de carga.

22 Tubo Annubar El Annubar se compone de cuatro partes esenciales:
La sonda de alta presión con cuatro orificios encarados al flujo. 2. El tubo de interpelación colocado en la sonda de alta presión transmite la media de las presiones detectadas por los cuatro orificios a la cámara de alta presión del transmisor electrónico de presión diferencial. Esta media es la suma de presiones debidas a la velocidad y a la presión estática. 3. El orificio posterior capta la baja presión. La diferencia entre la alta presión del tubo de interpelación y la baja presión del orificio es proporcional, según la teoría de Bernouilli. 4. La cabeza de conexión transmite la presión diferencial al transmisor electrónico.

23 Tubo Pitot y Annubar Ventajas de los medidores diferenciales tubo Pitot y Annubar: Su sencillez de construcción. Su funcionamiento se comprende con facilidad. No son caros, particularmente si se instalan en grandes tuberías y se comparan con otros medidores. Pueden utilizarse para la mayoría de los fluidos, y Hay abundantes publicaciones sobre sus diferentes usos. Desventajas La amplitud del campo de medida es menor que para la mayoría de los otros tipos de medidores. Pueden producir pérdidas de carga significativas. La señal de salida no es lineal con el caudal. Deben respetarse unos tramos rectos de tubería aguas arriba y aguas abajo del medidor que, según el trazado de la tubería y los accesorios existentes, pueden ser grandes. Pueden producirse efectos de envejecimiento, es decir, acumulación de depósitos o la erosión de las aristas vivas. La precisión suele ser menor que la de medidores más modernos, especialmente si, como es habitual, el medidor se entrega sin calibrar.

24 Rotámetro Es un medidor de caudal en tuberías de área variable, de caída de presión constante. El Rotámetro consiste de un flotador (indicador) que se mueve libremente dentro de un tubo vertical ligeramente cónico, con el extremo angosto hacia abajo. El fluido entra por la parte inferior del tubo y hace que el flotador suba hasta que el área anular entre él y la pared del tubo sea tal, que la caída de presión de este estrechamiento sea lo suficientemente para equilibrar el peso del flotador. El tubo es de vidrio y lleva grabado una escala lineal, sobre la cual la posición del flotador indica el caudal. Generalmente empleado para medir gases y líquidos en lugares donde se requiere conocer el caudal con poca precisión y poca escala y viene en unidades de m3/h .

25 Rotámetro Para un dado valor de caudal, el flotador dentro del tubo se encuentra en una posición determinada, donde las fuerzas que actúan sobre él, se encuentran en equilibrio. En esta condición de equilibrio se cumplen las siguientes ecuaciones: La fórmula permite determinar el caudal del fluido Q que pasa a través del rotámetro. Este caudal depende del peso específico de líquido y del área entre el flotador y la pared del tubo Aw, que cambia según sea la posición del flotador.

26 Sistema de Lazo de Control de Flujo

27 Sistema de Lazo de Control de Flujo

28 Sistema de Lazo de Control de Flujo

29 Turbina Existen dos tipos de convertidores para captar la velocidad de la turbina: - El de reluctancia. -El tipo inductivo. En ambos casos la frecuencia que genera el rotor de la turbina es proporcional al flujo Ventajas: Su precisión es muy elevada, del orden de ±0,3%. Es adecuado para la medida de caudales de líquidos limpios o filtrados. Desventajas: Está limitada a la viscosidad del fluido, debido al cambio que se produce en la velocidad de perfil del líquido a través de la tubería cuando aumenta la viscosidad. En las paredes el fluido se mueve más lentamente que en el centro, de modo que las puntas de las palas no pueden girar a mayor velocidad. Para viscosidades superiores a 3-5 centistokes se reduce considerablemente el intervalo de medida del instrumento. Debe de instalarse de tal modo que no se vacíe cuando cesa el caudal ya que el choque del fluido a alta velocidad contra el medidor vacío lo dañaría seriamente. La sobre velocidad por exceso de caudal puede ser perjudicial para el instrumento.

30 Medidor de Flujo por Ultrasonido.
La velocidad del fluido está determinada por la siguiente fórmula: En la que: V= Velocidad del fluido C= Velocidad del sonido en el fluido α= ángulo del haz de sonido con relación al eje longitudinal de la tubería D= Diámetro interior de la tubería Δt= Diferencia entre los tiempos de transito del sonido aguas arriba y aguas abajo del fluido.

31 Medidor de Flujo por Ultrasonido.
Ventajas: Tienen una precisión de 2%. Ideales para la medida de la mayor parte de los líquidos. Ideal para cuando el fluido contiene sólidos en suspensión cuyo tamaño no sea muy grande. Desventajas: Son sensibles a cambios de densidades en el fluido las cuales varían la velocidad del sonido. Pierden eficiencia cuando están expuestos a sólidos suspendidos o burbujas de gran magnitud que afectan la longitud de onda.

32 Placa de Impacto La fuerza originada es proporcional a la energía cinética del fluido y depende del área anular entre las paredes de la tubería y la placa. Teniendo basamentos en la siguiente ecuación: En la que: F = fuera total en la placa. = densidad del fluido. v = velocidad del fluido- A = área de la placa. Cd = constante experimental Ventajas: Son adecuados para fluidos sucios, de alta viscosidad y contaminados. Desventajas: Tienen baja precisión ( %).

33 Medidor Magnético Este tipo de instrumentos se basan en la Ley de inducción electromagnética de Faraday Consta de: Un Tubo de caudal Dos Bobinas generadoras del campo magnético, Electrodos detectores de voltaje inducido en el fluido. Un Transmisor Ventajas: No originan caída de presión. Se usan para líquidos sucios, viscosos y contaminados. Precisión: % Desventajas: Es poco sensible a los perfiles de velocidad y exigen conductividad de 5μΩ/cm.

34 Desplazamiento Positivo
Los medidores de desplazamiento positivo miden el caudal en volumen contando o integrando volúmenes separados del líquido. Existen cuatro tipos básicos de medidores: De disco oscilante. De pistón oscilante. De pistón alternativo. Rotativos.

35 Disco Oscilante Ventajas: Su precisión es de +/- 1-2 %.
El caudal máximo es de 600l/min.. Desventajas: Se fabrica para pequeños tamaños de tubería Aplicación: Es empleado originalmente en aplicaciones domesticas para agua, se utiliza industrialmente en la medición de caudales de agua fría y caliente, aceites y líquidos alimenticios.

36 Pistón Oscilante Ventajas :
Su precisión normal es de 1% pudiendo llegar a 0,2% con pistón metálico. Con caudales máximos de 600l/min. Se aplican en la medición de caudales de agua y de líquidos viscosos o corrosivos. Desventajas: Se fabrican para tamaños de de tubería de hasta 2”

37 Pistón alternativo El instrumento se fabrica en muchas formas: de varios pistones, pisones de doble acción, válvulas rotativas, válvulas deslizantes horizontales. Estos instrumentos se han empleado mucho en la industria petroquímica Ventajas: Pueden alcanzar una precisión de +/- 0,2% Desventajas: Su capacidad es pequeña comparada con los tamaños de otros medidores Su costo inicial es alto Dan una perdida de carga alta Son difíciles de reparar.

38 Rotativos Aplicación:
Se emplean mucho en la industria petroquímica para la medida de crudos y de gasolina. Ventajas: Tienen intervalos de medida que van desde unos l/min. de líquidos limpios de baja viscosidad hasta l/m de crudos viscosos. Tienen una precisión de +/- 1% , y trabajan con amplios rangos de flujos, viscosidades y densidades

39 Para Flujos Másicos: Medidor Térmico
Los medidores térmicos de caudal se basan comúnmente en dos principios físicos: La elevación de temperatura del fluido en su paso por un cuerpo caliente. La perdida de calor experimentada por un cuerpo caliente inmerso en el fluido. Medidor por Tobera de Thomas Con una señal de 0 a 5V. en 1000 ohmios de impedancia Esta señal Pude ser utilizada: Registradores Indicadores Digitales Controladores

40 Medidor Térmico Ventajas: La precisión del elemento primario es de 1%.
La repetibilidad es de 0,2%. Desventajas: Pese a sus buenas cualidades solo trabaja con caudales bajos de 0 a 15l/min. (flujos laminares) preferiblemente de gases. También puede trabajar con líquidos pero de caudales sumamente bajos. Entre 0 a15 Litros/Min

41 Medidor Térmico

42 Coriolis La medición de caudal por el efecto Coriolis, también conocido como medición directa o dinámica, da una señal directamente proporcional al caudal másico y casi independiente de las propiedades del producto como conductividad, presión, viscosidad o temperatura. Velocidad línea ‘’V’’ Velocidad angular ‘’W’’

43 Vista interior de un Medidor de Coriolis
Fuerzas Coriolis en los tubos de un medidor Vista interior de un Medidor de Coriolis

44 Coriolis Ventajas: Alta precisión (0.2 - 0.5%)
La medida es independiente de la temperatura, presión, densidad, viscosidad y perfil de velocidades. Mantenimiento casi nulo, lo que abarata su coste. Se aplica a fluidos viscosos, sucios, corrosivos con Tª extrema alta o baja, y con altas presiones. Aplicaciones para medidores Coriolis: - Gas Natural Comprimido - Líquidos y lodos - Gases - Higiénicas - Alta temperatura - Alta Presión

45 Válvulas para flujos

46 Materiales, capacidades de presión y temperatura
Válvulas para flujos Materiales, capacidades de presión y temperatura

47 Válvulas Multi-giro La válvula de aguja Recomendada para:
-Servicio en regulación de flujo. -Para uso frecuente. -Para regular la circulación. Aplicaciones: -Para fluidos con mínima viscosidad. Ventajas: -Buen cierre metálico. -Diseño y funcionamiento sencillos. -Permite regular la circulación. -Trabaja con fluidos a altas temperaturas Desventajas: -Su uso esta limitado.

48 La válvula de compuerta
Válvulas Multi-giro La válvula de compuerta Recomendada para: -Servicio con apertura total o cierre total, sin regulación. -Para uso poco frecuente. -Para resistencia mínima a la circulación Aplicaciones: -Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos. Ventajas: -Cierre hermético. -Bajo costo. -Diseño y funcionamiento sencillos. -Poca resistencia a la circulación. -Trabaja con fluidos a altas temperaturas Desventajas: -No esta diseñada para regularse de la circulación. -Se requiere mucha fuerza para accionarla. -Produce cavitación con baja caída de presión. -La posición para estrangulación producirá erosión del asiento y del disco.

49 Válvulas Multi-giro La válvula de globo Recomendada para:
-Servicio en regulación de flujo. -Para accionamiento frecuente. -Para corte positivo de gases o aire. -Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación. Aplicaciones: -Servicio general, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas -semilíquidas. Ventajas: -Estrangulación eficiente con estiramiento o erosión mínimos del disco o asiento. -Carrera corta del disco y pocas vueltas para accionarlas, lo cual reduce el tiempo y desgaste en el vástago y el bonete. -Control preciso de la circulación. Desventajas: -Gran caída de presión. -Costo relativo elevado.

50 La válvula de diafragma
Válvulas Multi-giro La válvula de diafragma Recomendada para: -Servicio con apertura total o cierre total. -Para servicio de estrangulación. -Para servicio con bajas presiones de operación. Aplicaciones: -Fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilíquidas fibrosas, lodos, alimentos, productos farmacéuticos. Ventajas: -Bajo costo. -No tienen empaquetaduras. -No hay posibilidad de fugas por el vástago. -Inmune a los problemas de obstrucción y corrosión. Desventajas: -Diafragma susceptible de desgaste. -Elevada torsión al cerrar con la tubería llena. –No trabaja a altas temperaturas

51 Válvulas Multi-giro La válvula anular Recomendada para:
-Servicio con apertura total o cierre total o regulación de presión y caudal. -Para uso poco frecuente. - Para grandes volúmenes de fluidos Aplicaciones: -Comúnmente se usa en represas o se donde se requiera controlar grandes volúmenes líquidos Ventajas: -Cierre hermético. -Diseño y funcionamiento sencillos e innovadores. -Poca resistencia a la circulación. Desventajas: -Es considerablemente costosa. -Requiere de alimentación eléctrica al no usarse de forma manual.

52 Válvulas Multi-giro La válvula cono fijo Recomendada para:
-Servicio con apertura total o cierre total. -Para uso poco frecuente. - Para grandes volúmenes de fluidos Aplicaciones: -Comúnmente se usa en represas o embalses en donde se desea descargar cierta cantidad de agua Ventajas: -Cierre hermético. -Diseño y funcionamiento sencillos. Desventajas: -No se puede regular el flujo de agua

53 Válvulas cuarto de giro
La válvula de bola o esférica Recomendada para: -Para servicio de conducción y corte, sin estrangulación. -Cuando se requiere apertura rápida. -Para temperaturas moderadas. -Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación. Aplicaciones: -Servicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas Ventajas: -Bajo costo y alta calidad. -Circulación en línea recta. -Se limpia por si sola. -Poco mantenimiento. -No requiere lubricación. -Tamaño compacto y cierre hermético con baja torsión Desventajas: -Características deficientes para estrangulación. -Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras. -Propensa a la cavitación.

54 Válvulas cuarto de giro
La válvula de mariposa Recomendada para: -Servicio con apertura total o cierre total. -Servicio con estrangulación. -Para accionamiento frecuente. -Cuando se requiere corte positivo para gases o líquidos. -Para baja ciada de presión a través de la válvula. Aplicaciones: -Servicio general, líquidos, gases, pastas semilíquidas, líquidos con sólidos en suspensión. Ventajas: -Ligera de peso, compacta, bajo costo. -Requiere poco mantenimiento. -Numero mínimo de piezas móviles. -Circulación en línea recta. -Se limpia por si sola Desventajas: -Alta torsión (par) para accionarla. -Capacidad limitada para caída de presión. -Propensa a la cavitación.

55 Válvulas cuarto de giro
La válvula de macho Recomendada para: -Servicio con apertura total o cierre total. -Para accionamiento frecuente. -Para baja caída de presión a través de la válvula. -Para resistencia mínima a la circulación. -Para cantidad mínima de fluido atrapado en la tubería. . Aplicaciones: -Servicio general, pastas semilíquidas, líquidos, vapores, gases, corrosivos. Ventajas: -Alta capacidad. -Bajo costo. -Cierre hermético. -Funcionamiento rápido. Desventajas: -Desgaste del asiento. -Cavitación con baja caída de presión

56 Válvulas cuarto de giro
La válvula de control Básicamente constan de dos partes, la motriz o actuador (neumático, eléctrico o hidráulico) y el cuerpo (válvula).

57 Válvulas de Cierre Tienen un funcionamiento más rápido, limpio y fácil
El cierre físico real de una tubería no es difícil En una situación en que seria posible un daño muy grave, la válvula para el cierre de tuberías es la solución lógica Desde el punto de vista estructural no hay ninguna prueba visual de que la válvula ha cerrado por completo

58 TIPOS DE VÁLVULAS DE CIERRE
De 3 tornillos: Son los de mayor utilización En lugar de sacar varios tornillos se aflojan los 3 dándole una vuelta a cada uno Cuando esta visible el agujero en la placa de espejo la parte maciza esta cerrando la tubería y cuando esta visible la parte maciza la tubería esta abierta

59 TIPOS DE VÁLVULAS DE CIERRE
Con compuerta deslizable: Esta diseñada para el control remoto o cualquier aplicación que se debe cerrar con rapidez Se puede operar con una presión hasta de 50psi No hay q aflojar ni apretar tornillos para cerrar o abrir la tubería La compuerta asienta contra un asiento anular para no permitir fugas Se pueden utilizar en tuberías horizontales o verticales

60 TIPOS DE VÁLVULAS DE CIERRE
De cuña visible: Permite la circulación con orificio pleno o cierre positivo contra un asiento en un cuerpo cerrado en tres cuartas partes No hay escurrimiento ni hay que mover los tubos Cuando se eleva el espejo lo suficiente para librar el cuerpo, se suelta el pestillo de seguridad y se puede girar el espejo a la posición deseada Se baja la cuña contra su asiento para formar un sello metal con metal

61 TIPOS DE VÁLVULAS DE CIERRE
De corte y cierre automático: Es una combinación de válvulas mariposa y de cierre de tubería con compuerta deslizable Se opera con un cilindro neumático y permite el control remoto con secuencia automática

62 TIPOS DE VÁLVULAS DE CIERRE
Contra derrames: Tiene cubos telescopiables con empaquetadura interna Este tipo tiene una cámara cerrada para el espejo Con compuerta: Combinación de la válvula de cierre de 3 tornillos con válvulas de compuerta tipo cuña Permite cerrar la tubería por completo de forma segura y positiva

63 TIPOS DE VÁLVULAS DE CIERRE
De corte sencillo o doble: Se combinan la placa de espejo con la válvula de 3 tornillos y el funcionamiento independiente de compuerta de cuñan en una unidad compacta Los modelos de cierre sencillo cierran la tubería en contra de la presión en un sentido

64 ¡GRACIAS POR SU ATENCION!