DETERMINACIÓN DE LOS COEFICIENTES DE LOS MEDIDORES DE FLUJO, PLACA DE ORIFICIO, VENTURI Y CALIBRACIÓN DEL ROTÁMETRO

M

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior De Ingeniería Química e Industrias Academia Academia de peraciones !nitarias "#a$oratorio de %lu&o de %luidos" Pr'ctica () *DE+ERMINACI,N DE #S CE%ICIEN+ES DE #S MEDIDRES DE %#!-. P#ACA DE RI%ICI. /EN+!RI 0 CA#I1RACI,N DE# 3 Alumna) •

Calva Macuixtle #iliana Araceli

Pro4esor) •

Castelar 1atalla Ru$én

1oleta) •

(5678(5659

E:uipo ;6

%ec MARC

1-E+I/ ?ENERA#) Comparar los coe@cientes de los medidores de la placa de ori@cio  el tu$o de /enturi experimentales experimentales con los valores reportados en la $i$liogra4íaB

1-E+I/S PAR AR+IC!# +IC!#ARES) ARES) a Determinar Determinar la curva de cali$racin cali$racin del medidor medidor de 'rea varia$le varia$le rot'metr rot'metro o para corro$orar el gastoB $ Determinar Determinar los coe@ciente coe@cientess de descarga descarga de los medidore medidoress tu$o /enturi /enturi  placa de ori@cioB c Determinar Determinar la curva de cali$raci cali$racin n del medidor de Fu&o magnético magnético para corro$or corro$orar ar el gastoB d Comparar los resultados resultados de la cali$racin del rot'metro rot'metro contra las especi@caciones especi@caciones del proveedorB e Anali AnaliGar Gar las venta&a venta&ass  desvent desventa&as a&as de cada uno de los medidor medidores es de Fu&o Fu&o antes antes seHaladosB

SIN+ESIS DE #A +ERA) MEDIDORES DE FLUIDO Siempre :ue se tra$a&a con un Fuido. existe la necesidad de realiGar un conteo de la cantidad :ue se transporta. para lo cual utiliGamos medidores de Fu&oB Algunos de ellos miden la velocidad de Fu&o de manera directa. otros miden la velocidad promedio.  aplicando luego la Ecuacin de Continuidad  la Ecuacin de la Energía de 1ernoulli se calculan la velocidad  el caudalB

FACTORES PARA LA ELECCIÓN DEL TIPO DE MEDIDOR DE FLUIDO        

Intervalo de medicin Exactitud  precisin re:uerida Pérdida de presin  +ipo de Fuido  +ipo de medicin medicin Cali$racin  con@guracin Medio am$iente #ugar de u$icacin

VARIABLES FISICAS APLICABLES En 4uncin del Fuido  el tipo de caudal volumétrico o m'sico :ue se desea medir. se pueden agrupar los sensores por la varia$le 4ísica a trans4ormar para la medicin) Mediciones volumétricas)

   

Presin di4erencial 2rea /aria$le Rot'metro /elocidad elocida d +ur$in +ur$inas as  +ensin  +ensin Inducida Medidor Magnético

Mediciones m'sicas)  Compensacin de presin  temperaturaB  %uerGa de Coriolis

TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO VOLUMETRICO  Medidores de presin di4erencialB o Placa de ri@cio o  +o$era  +o$era o 1o:uilla de %lu&o o  +u$o  +u$o de /enturi /enturi  +u$o de Pitot o  +u$o o  +u$o  +u$o Anu$$ar  Medidores de 'rea varia$le o Rot'metro  Medidores de velocidad o  +ur$ina  +ur$ina o  +ransductores  +ransductores ultrasnicos  Medidores de 4uerGa o Medidor de Placa  Medidores de tensin inducida o Medidor magnético de caudal  Medidores de desplaGamiento positivo o Disco  Pistn oscilante o Pistn alternativo. rotativos. etcB  Medidores de tor$ellino  vrtex  Medidor oscilante

PLACAS DE ORIFICIO Cuando una placa de ori@cio se coloca en 4orma concéntrica dentro de una tu$ería. ésta provoca :ue el Fu&o se contraiga de repente con4orme se aproxima al ori@cio  después se expande de repente al di'metro total de la tu$eríaB #a corriente :ue Fue a través del ori@ ori@ci cio o 4orm 4orma a una una vena vena co cont ntra ract cta a  la r'pi r'pida da velo veloci cida dad d del del Fu&o Fu&o res esul ulta ta en una una disminucin de presin
Algunos tipos de placas de ori@cio

6B #a concé concéntrica ntrica)) sirve sirve para para lí:uidos lí:uidos (B #a exc excént éntric rica) a) para para los gases gases 8B #a se segm gmen enta tada da cuan cuando do los los Fuid Fuidos os co cont ntie iene nen n un pe:ueHo porcenta&e de slidos  gases disueltosB /enta&as de las placas de ori@cio) Es econmicoB El >5J de los medidores de caudal utiliGados en la industria son PBB o

o

Desventa&as de las placas de ori@cio) o

o

El coe@ciente de descarga puede cam$iar con el tiempo de$ido al desgaste  la acumulacin de suciedadB Se puede o$struir  reducir el di'metro del ori@cioB Para evitar esto se utiliGan ori@cios excéntricos  segméntalesB

TUBO DE VENTURI Es una tu$ería corta recta. o garganta. entre dos tramos cnicosB #a presin varía en la pro proximi ximida dad d de la se secc cci in n es estr trec ecJB

ROTÁMETRO #a aplicacin del teorema de 1ernoulli  del principio de conservacin del caudal. puede
El tu$o utiliGado tiene una conicidad uni4orme  un o$turador ranurado. dispuesto en el interior. interior. :ue es arrastrado arrastrado por el Fuido al :ue se opone con su pesoB El Fuido circula circula de a$a&o para arri$aB En el paso de un Fu&o laminar a uno tur$ulento. la resistencia :ue o4rece el cuerpo crece a$ruptamente. pasando su proporcionalidad de v a v(B Esta condicin esta$lece el límite de linealidad del rot'metro. por lo :ue en su seleccin de$e :uedar claramente de@nido el rango de tra$a&o posi$leB El cuerpo Fotante generalmente tiene per4oraciones para generar la rotacin del cuerpo. para :ue le otorgue maor esta$ilidad e4ecto giroscpico  no se desesta$ilice variando el 'rea de paso
 +A1#  + A1#A A DE DA DA+S +S EPE EPERIME RIMEN+ N+A#ES A#ES)) Corrida

1/ %/ 2/ 3/ 4/ 5/ 6/

Rotámetro T&'o Ve(t&ri P)a*a de Ori+*io ΔTAN!UE"#$#% m ,Rotámetro - .m .mi(/ ,Rotámetro Δ0 .m/ ,Rotámetro Δ0 .m/ >5 O5 655

6B(588 6B5=O6> 5B>(=O9

75 >5 =5 O5 95 5 655

5B58 5B57> 5B5= 5B59 5B668 5B68 5B6>

75 >5 =5 O5 95 5 655

5B568 5B5(( 5B58 5B587 5B5>> 5B5O( 5B59>

SEC!ENCIA DE C2#C!#S) Cá)*&)o de) 7a8to 9o)&m:tri*o ;ara di
(0.785)(D (0.785)(D

2 TANQUE

)(ΔZTANQUE )

θ

Para >5J del rot'metro) 2

3 (0.785)( 1.08 m) ( 0.02 0.02 m) m GvH O = = 0.01521 1.2033 min min 2

Para O5J del rot'metro) 2

3 (0.785) ( 1.08 m) ( 0.02 0.02 m) m Gv H O = = 0.01716 1.06715 min min 2

Para 655J del rot'metro) 2

3 (0.785)( 1.08 m) ( 0.02 0.02 m) m GvH O = = 0.03476 0.52678 min min 2

Para el resto de los porcenta&es) o

75J 3

m  y =0.0004 ( 40 )− 0.0074 = 0.0086 min o

=5J

 y =0.0004 ( 60 )−0.0074 =0.0166

o

3

m min

95J 3

m  y =0.0004 ( 80 )−0.0074 =0.0246 min

o

5J 3

m  y =0.0004 ( 90 )−0.0074 =0.0286 min

Cá)*&)o de) *oe+*ie(te de de8*ar7a de) t&'o V:(t&ri .C9/$ Av =

"=

π∙  !v 4

!v #

=

2

2

=

π∙ 0.0192 0.0192 4

2

0.00029m

=

0.0192 m  =0.3779 0.0508 m

4 1&2

$v =

Gv ( 1% " Av

[

)

]

1&2

(2!)('H) (2!)('H)(( m % H2O )  H2O

Para e) 3#, de) rotámetro$ (0.0086 m &) ( 1%0.3779 3

$v =

2

(0.00029 m )

[

4 1&2

)

2

3

3

(2∙9.81 (2∙9.81 m& m&  )(0.03 )(0.03 m)(1595 *!& m %1000 %1000 *!& *!& m ) 3 1000 1000 *!& *!& m

]

1&2

 = 0.8266

 Para e) re8to de ;or*e(ta=e8$

>5J  6B6=57 =5J  6B6(9(7 O5J  6B56557 95J  6B(6988 5J  6B8(5>O 655J  6B7769

Cá)*&)o de) *oe+*ie(te de de8*ar7a de )a ;)a*a de ori+*io .Co/$ π∙  + Av = 4

$+=

2

π∙ 0.0225 = 4

2

2 0.000398 8m =0.00039

Gv A+

[

(2!)('H) (2!)('H)((  m %  H2O )  H2O

]

1&2

Para e) 3#, de) rotámetro$

3

$+=

(0.0086 m &) 2

(0.000398 m )

[

2

3

3

(2∙9.81 (2∙9.81 m&  )(0.013 m)(1595 *!& m %1000 %1000 *!& *!& m ) 3 1000 *!& m

]

 =0.92554

1&2

 Para e) re8to de ;or*e(ta=e8$

>5J  6B(>86 =5J  6B6O7=7 O5J  6B675=6 95J  6B(9>=( 5J  6B85=87 655J  6B7=6(=

 +A1#  + A1#A A DE RES! RES!##+ADS ADS)) RESULT RESULTADOS DE LOS >ASTOS VOLUM?TRICOS DEL A>UA CORRIDA ,R >9 .m2@mi(/ 6 75J 5B559= ( >5J 5B56>(6 8 =5J 5B56== 7 O5J 5B56O6= > 95J 5B5(7= = 5J 5B5(9= O 655J 5B587O=

COEFICIENTES DE DESCAR>A DE LOS MEDIDORES DE FLUJO CORRIDA ,R >9 .m2@8/ C9 Co 6 75J 5B555678 5B9(== 5B(>>7 ( >5J 5B555(>7 6B6=57 6B(>86 8 =5J 5B555(OO 6B6(9(7 6B6O7=7 7 O5J 5B555(9= 6B56557 6B675=6 > 95J 5B55576 6B(6988 6B(9>=( = 5J 5B5557OO 6B8(5>O 6B85=87 O 655J 5B555>O 6B7769 6B7=6(=

?R2%ICAS) >9 VS ,R 5B57 4x  5x  5B56 5B58 5B58 #inear 

>a8to 9o)&m:tri*o 5B5( 5B5( 5B56 75

>5

=5

O5

95

5

655

665

, de) Rotámetro

C9 C9 Co VS V S >9 ( 6B>

Coe+*ie(te8 de de8*ar7a T&'o V:(t&ri  P)a*a de Ori+*io

6 5B> 5 6

(

8

>a8to 9o)&m:tri*o

CNC#!SINES) Por medio de c'lculos realiGados se conocieron los coe@cientes de los medidores. de la Placa de ori@cio  del +u$o /enturiB En la industria. la aplicacin de estos instrumentos es mu importante. pues siempre se re:uiere conocer el Fu&o para medir los procesos industrialesB Ca$e mencionar :ue este tipo de instrumentos no mide el Fu&o de manera directa. sino :ue lo