LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I

• PRÁCTICA 4. MEDIDORES DE FLUJO PARA FLUIDOS INCOMPRESIBLES

• Profa. Marianela Fernández Guerrero

Maracaibo, Febrero de 2015

UNIVERSIDAD DEL ZULIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BÁSICA

Calibrar los medidores de flujo

tipo venturi, placa orificio y

rotámetro utilizando fluidos

incompresibles

OBJETIVO GENERAL

Calibrar los medidores venturi,

orificio (caudal vs caída de presión).

Calcular el coeficiente del orificio y

del venturi.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Instrumentos que se utilizan para cuantificar y controlar

el flujo de fluidos dentro de ductos o tuberías.

Calibración

Se basa en el establecimiento de flujo estacionario a

través del medidor de flujo a ser calibrado y la

medición del volumen o masa del fluido que pasa a

través de él en un intervalo de tiempo medido con

precisión.

MEDIDORES DE FLUJO

De área constante y caída de presión variable (M.

de Obstrucción):

Su principio es la colocación de una restricción de

flujo de área fija de algún tipo en el tubo o ducto

que transporta el fluido esta restricción de flujo

provoca una caída de presión que varia con el

caudal; así pues, la medición de la caída de

presión por medio de un detector diferencial de

presión adecuado permite medir el caudal.

Placa orificio, tobera de flujo, tubo venturi, tubo de

flujo Dall

TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO

Placa orificio Consiste en una placa simple, con un orificio perforado, insertada en una tubería que produce una reducción en la sección de flujo que ocasiona una caída de presión, a consecuencia del aumento de velocidad. Cuando dicha 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.

TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO

TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO

Presión Estática

4

2

1

2

4

PCoDoQ

Placa Orificio

Di

Do

0,15-0,75 L 0,2 -0,7 G

• Causa la mayor pérdida de presión

• Es de bajo costo y fácil instalación

• Para Nre > 30000 es aceptable

• Co: 0.61

• Exactitud: 2-3 % Flujo real

• Mantenimiento: Fácil y de bajo costo

• Costos: – Sólo la placa 100 $ a 300 $

– Con medidor y bridas 1500 $ a 2500 $

• Requerimientos: – Espesor aprox. 1/8”. Se utiliza en régimen turbulento Re>20000

– La relación Qmax/Qmin < 3

TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO

Placa Orificio

• La concéntrica se utiliza para líquidos limpios de baja

viscosidad, para gases y vapor a baja velocidad.

• La excéntrica para los gases donde los cambios de presión

implican condensación, cuando los fluidos contienen un

alto porcentaje de gases disueltos o fluidos con sólidos

suspendidos.

• La segmentada se utiliza para fluidos que poseen gran cantidad de sólidos suspendidos.

TIPOS DE PLACA ORIFICIO

TIPOS DE BORDES

• Cuarto de Circulo • Cónicos

• Cantos vivos

TIPOS DE BORDES.

• Tomas de Brida: Las tomas están sobre las bridas y se ubican a 1 in. corriente arriba y a 1 in. corriente abajo con relación a la placa, se usa para D > 2 in

• Tomas de Tubería: Los orificios estáticos se localizan a 2½ diámetros de tubería corriente arriba y a 8 diámetros de tubería corriente abajo con relación a la placa. Requiere gran cantidad de tramos rectos de tubería.

TIPOS DE TOMAS DE PRESIÓN

• Tomas de Radio: Los orificios estáticos se localizan a un diámetro de tubería corriente arriba y a ½ diámetro de tubería corriente abajo con relación a la placa.

• Tomas de Vena Contracta: El orifico estático corriente arriba queda a 1 D diámetro de tubería desde la placa. La toma corriente abajo se localiza en la posición de presión mínima a D/2. El punto de ubicación de la vena contracta varia con la relación de diámetros d/D.

TIPOS DE TOMAS DE PRESIÓN

• La instalación correcta de todos los medidores de flujo diferenciales, requiere de la existencia de tramos rectos de tubería aguas arriba y aguas abajo del medidor con el fin de garantizar un perfil uniforme de velocidad antes de la restricción

INSTALACIÓN DE MEDIDORES

• Para Orificios Concéntricos

COEFICIENTES DE FLUJO

Tubo Venturi

El Tubo de Venturi es un dispositivo

que origina una pérdida de

presión al pasar por él un fluido.

En esencia, consta de una tubería

corta recta, o garganta, entre dos tramos cónicos. La presión varía

en la proximidad de la sección

estrecha; así, al colocar un

manómetro o instrumento

registrador en la garganta se puede medir la caída de presión y calcular el caudal instantáneo.

TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO

TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO

Tubo Venturi

Características generales • Medida de flujo exacta, económica y eficaz con un

mínimo de pérdida de presión.

• Baja susceptibilidad a la corrosión y erosión

• Fácil instalación pero gran tamaño

• Pueden instalarse en tramos de tubería horizontales o

verticales.

• Cv entre 0.984 y 0.985

• Exactitud: 0.75 % del Flujo real

• Mantenimiento: En algunos casos requiere inspección y

limpieza.

• Costos: – Altos costos de Adquisición: 6500 $ a 9000$

– Bajos costos de instalación

• La relación Qmax/Qmin es 60 % mayor que la del P.O

TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO

TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO

4

2

1

2

4

PCvDvQ

Di

Dv

Tubo Venturi

De área variable y caída de presión constante: Rotámetro Consiste en un tubo vertical con cavidad ahusada en la cual un flotador adquiere una posición vertical que corresponde a cada caudal a través del tubo. Para un caudal dado, el flotador permanece estacionario puesto que las fuerzas verticales de presión diferencial, gravedad, viscosidad y flotación se equilibran. Este equilibrio se automantiene puesto que el área de flujo del medidor (área anular entre el flotador y el tubo) varía continuamente con el desplazamiento vertical.

TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO

Rotámetro

TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO

Rotámetro

TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO

Rotámetro

Tubo Venturi

Placa Orificio

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Rotámetro Tubo Venturi

Placa Orificio

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

HOJA DE TOMA DE DATOS

Experiencia 1. Calibración del Tubo Venturi y Placa Orificio

Tiempo (min) Volumen(L) # Vuelta Venturi Orificio

h1 h2 h3 h4

Experiencia 2. Calibración del Rotámetro

Tiempo (min) Volumen(L) % Rotámetro

Consideraciones de Seguridad Obligatorias

• Bata de Laboratorio

• Cabello recogido

• Zapatos cerrados

• Ropa cómoda

SEGURIDAD