MEDIDORES DE VOLÚMEN DE FLUIDO GRUPO 5. GENERALIDADES Los fluidos están presentes en la mayoría de los procesos industriales, ya sea porque intervienen.

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1 MEDIDORES DE VOLÚMEN DE FLUIDO GRUPO 5

2 GENERALIDADES Los fluidos están presentes en la mayoría de los procesos industriales, ya sea porque intervienen en forma directa en el proceso de producción o porque pertenecen a un circuito secundario de producción. Sea por la razón que sea, los fluidos están ahí y, por tanto, hay que controlarlos, para lo que es necesario saber en todo momento cuáles son las principales características de los fluidos, que pueden variar mucho de una aplicación a otra.

3 La medición de flujo en los procesos industriales se hace necesaria por dos razones principales: 1.- Para determinar las proporciones en masa o en volumen de los fluidos introducidas en un proceso. 2.- Para determinar la cantidad de fluido consumido por el proceso con el fin de computar costos.

4 FACTORES PARA LA ELECCIÓN DEL TIPO DE MEDIDOR DE FLUIDO RANGO PÉRDIDA DE PRESIÓN TIPO DE FLUIDO CALIBRACIÓN EXACTITUD REQUERIDA

5 Los medidores volumétricos determinan el caudal en volumen de fluido, bien sea directamente (dispositivos de desplazamiento positivos) o indirectamente (presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida).

6 Medidor Magnético Los medidores de flujo magnéticos no tienen piezas móviles y son ideales para aplicaciones en aguas residuales o cualquier líquido sucio que sea conductor. Se utiliza en tuberías de diámetro grande. Se utiliza para fluidos limpios, y sucios en flujo laminar y turbulento. El fluido debe ser conductor eléctrico. La tubería debe ser de plástico en la sección donde se coloca el medidor. Requiere de altos costos.

7 Partes de un Medidor Magnético

8 MEDIDOR CORIOLIS Los medidores de flujo por efecto Coriolis operan por aplicación de la segunda ley de Newton. Como aplicación práctica del efecto Coriolis, el principio operativo del medidor Coriolis para caudal másico implica inducir a vibración el tubo de caudal por donde pasa el líquido. El fluido a ser medido se hace pasar a través de un lazo, el cual es forzado a vibrar a su frecuencia natural y a partir de esto se puede medir el flujo másico. El elemento sensor de flujo está constituido por el lazo el cual puede tener diversas formas, dependiendo del fabricante.

9 PARTES DEL MEDIDOR

10 Medidor de flujo ultrasónico Estos medidores utilizan emisores y receptores de ultrasonido situados ya sea dentro o fuera de la tubería, son buenos para medir líquidos altamente contaminados o corrosivos, porque se instalan exteriormente a la tubería.

11 Medidor de Desplazamiento Positivo Son la única tecnología de medición de flujo para medir directamente el volumen de fluido que pasa a través de un medidor de flujo, Se consigue esto atrapando cantidades de fluido entre componentes rotativos encapsulados dentro de un compartimento de alta precisión. Esto se puede comparar con rellenar repetidamente un vaso con fluido y echar el contenido en la dirección del flujo mientras se cuenta el número de veces que se rellena el vaso.

12 MEDIDOR DE VORTICE Los medidores de flujo tipo vórtice o vortex, son un tipo de sensor de flujo que mide la frecuencia de los vértices a través de un dispositivo de farol ubicado en el caudal del flujo. En el área del dispositivo del farol la frecuencia del vórtice es una proporción de la velocidad del flujo. Para plantas de procesamiento y refinerías para mediciones de gases. Sin piezas móviles y de poco mantenimiento. Sirven para aplicaciones de líquidos, gases, vapor y ambientes corrosivos.

13 Principio Los medidores de vórtice miden la velocidad del líquido con un principio de funcionamiento que se denomina efecto Von Karman, mediante el cual se afirma que cuando el caudal pasa por un cuerpo escarpado, se genera un patrón repetitivo de vórtices en remolino. Estos vórtices se forman alternativamente a un lado y al otro de cuerpo causando diferencias de presión que son medidas por un sensor. La velocidad de flujo, y por tanto el caudal volumétrico, es proporcional a la frecuencia de formación de los vórtices

14 MEDIDOR DE RESORTE Utiliza un resorte como fuerza de equilibrio. Esto hace que el medidor sea independiente de la gravedad, lo que le permite ser utilizado en cualquier plano, incluso al revés. Sin embargo, en su configuración fundamental, también hay una limitación: el rango de movimiento se ve limitada por el rango lineal de la primavera, y los límites de la deformación del resorte.

15 Funcionamiento Usan un orificio anular formado por un pistón y un cono. El pistón se mantiene en su lugar en la base del cono (en la posición sin flujo) mediante un resorte calibrado. Las escalas se basen en gravedades específicas de 0.84 para medidores de aceite, y 1.0 para medidores de agua. Su simplicidad de diseño y la facilidad con la que se pueden equipar para transmitir señales eléctricas los ha convertido en una alternativa económica a los rotámetros para indicación y control de caudal.

16 TUBO PITOT

17 HENRI PITOT Nacimiento: Nació en Francia (Aramon, Languedoc) el 3 de Mayo de 1695. Muerte: Murió el 27 de Diciembre de 1771 ( 76 años) Se cuenta que cuando Pitot era pequeño no tenia ni idea de lo que era la educación, hasta que un día se encontró con un libro de geometría en una librería. Fue un físico francés que en 1724 ingresó a la Academia de las Ciencias de Francia. Ahí estudio el rendimiento de las máquinas hidráulicas, ya que se interesó principalmente en el problema del flujo de agua de los ríos y canales.

18 TUBO PITOT Un tubo de Pitot es un instrumento de medición de la presión total, también llamada presión de estancamiento, presión remanente o presión de remanso (suma de la presión estática y de la presión dinámica).se utiliza para medir la velocidad del flujo de fluido. Es ampliamente utilizado para medir velocidades de aire y gas en las aplicaciones industriales. El tubo de Pitot se utiliza para medir la velocidad local en un punto dado en la corriente de flujo y no a la velocidad media en la tubería o conducto.

19 TEORIA DE FUNCIONAMIENTO El tubo de Pitot está constituido por dos tubos que detectan la presión en dos puntos distintos de la tubería directamente en el flujo de fluido, Pueden montarse por separado o agrupados dentro de un alojamiento, formando un dispositivo único. Con la primera toma se mide la presión de impacto, y con la segunda la presión estática, de forma que la diferencia entre ambas (medidas con un manómetro diferencial) es la presión dinámica es proporcional al cuadrado de la velocidad del flujo en movimiento.

20 TEORIA DE FUNCIONAMIENTO La presión de estancamiento medido en sí no puede ser utilizada para determinar la velocidad del fluido. Sin embargo, la ecuación de Bernoulli afirma:

21 UTILIZACION DE LA ECUACION DE BERNOULLI PARA LA APLICACIÓN DEL TUBO DE PITOT

22

23 Igualando la ecuación 1 y la ecuación 2

24 PARA GASES

25 VENTAJAS Y DESVENTAJAS VENTAJAS simple montaje amplia gama de medición sin partes en movimiento poca caída de presión Las pérdidas de carga son bajas en comparación con las placas orificio DESVENTAJAS No puede ser utilizado para medir fluidos con partículas solidas Un alineamiento correcto es fundamental. presenta una precisión baja del orden de 1,5 a 4% en comparación a las placas de orificio Limitaciones en tuberías pequeñas

26 MEDIDOR ROTATIVO Este tipo de instrumento tiene válvulas rotativas que giran excéntricamente rozando con las paredes de una cámara circular y transportan el líquido en forma incremental de la entrada a la salida. Se emplean mucho en la industria petroquímica para la medida de crudos y de gasolina.

27 VENTAJAS  Respuesta rápida.  Buena exactitud y relación de rango.  Muy buena repetitividad.  Usado para fluidos con alta viscosidad.  Medidor local con opción de pulsos de salida.  Lectura directamente en unidades de volumen.  No necesita fuente de alimentación.  Exactitud no afectada por incremento de viscosidad y condiciones de tubería aguas arriba DESVENTAJAS  Perdida de presión alta.  Partes móviles sujetas a corrosión.  Requiere mantenimiento regularmente.  No aplicable para fluidos con sólidos en suspensión o abrasivos  Costoso, especialmente en diámetros grandes.  Requiere calibración APLICACIÓN  Líquidos limpios y viscosos, y gases.  Pueden manejar crudos pesados algo viscoso en una gran gama de caudales MEDIDOR ROTATIVO

28 MEDIDOR DE TURBINA Los medidores de turbina consisten en un rotor que gira al paso del fluido con una velocidad directamente proporcional al caudal. La velocidad del fluido ejerce una fuerza de arrastre en el rotor; la diferencia de presión debida al cambio de área entre el rotor y el cono posterior ejerce una fuerza igual y opuesta, de modo que el rotor está equilibrado hidrodinámicamente. Son instrumentos de una precisión elevada cuando se colocan en una tubería recta y es adecuado para líquidos limpios y filtrados. Pueden fallar en excesos de caudal.

29 MEDIDOR DE TURBINA VENTAJAS  Alta exactitud.  Muy buena repetitividad.  Salida digital lineal.  Respuesta rápida.  Capacidad para mediciones a presión alta y flujo alto en un amplio rango de temperatura.  Muy poca energía absorbida por el elemento de medición  Baja perdida de presión.  Fácil instalación. DESVENTAJAS  No aplicable a fluidos con altas viscosidades.  Puede sufrir daño por operación fuera de rango.  Con fluidos sucios requiere filtros adecuados. APLICACION  Líquidos limpios y viscosos, y gases.

30 PLACAS DE ORIFICIO Cuando una placa se coloca en forma concéntrica dentro de una tubería, esta provoca que el flujo se contraiga de repente conforme se aproxima al orificio y después se expande de repente al diámetro total de la tubería. La corriente que fluye a través del orificio forma una vena contracta y la rápida velocidad del flujo resulta en una disminución de presión hacia abajo desde el orificio.

31 PLACAS DE ORIFICIO APLICACIONES DE UNA PLACA DE ORIFICIO Generación de energía Extracción y refinación de petróleo Tratamiento y distribución de agua Procesamiento y transporte de gas Química y petroquímica CARACTERÍSTICAS DE UNA PLACA ORIFICIO Puede soportar temperaturas de hasta 800ºC Puede trabajar con fluidos a presiones de hasta 400 Bar Tiene una exactitud de un 0.5% de la medición del caudal VENTAJAS:  Bajo costo.  Fácil de fabricar  Fácil de instalar.  No requiere de mantenimiento excesivo. DESVENTAJAS: Su exactitud no es muy elevada, del orden de ± 1 a ± 21%,. Sufren permanente desgaste debido a la erosión del fluido

32 MEDIDOR APLICADO EN LA INDUSTRIA PETROLERA : UNIDAD LACT