Descripción: Documento en el que se describe o se dan los procedimientos para calcular el diámetro de las placas de orificio según la norma ISO 5167. Ademas de los principios de funcionamiento de la misma para ...
Descripción: datos de placa
Monografia placa madre alumnos uladechDescripción completa
Descripción: DESCRIBE LOS MECANISMOS DE PLACAS DE ORIFICIO
placaDescripción completa
LIDescripción completa
Descripción completa
Placa de Okinawa La placa de Okinawa es una placa tectónica en el oriente de Asia. Incorpara la isla de Okinawa, el resto de las RyuKyu, parte del noreste de Taiwán, el extremo sur de Kyush…Descripción completa
1. Cálculo de una placa orificio. La placa de orificio es un elemento de medición de flujo muy utilizado en la industria debido a su bajo costo de fabricación, la determinación de las dimensiones óptimas de la placa orificio se rigen por la norma ISO 5167-1.
1.1Principio de funcionamiento de la placa orificio. El principio básico de funcionamiento de la placa se basa en comprender que a medida que la velocidad de un flujo disminuye aumenta la presión, y cuando la velocidad del flujo se incrementa disminuye la presión de este. La placa orificio incrementa la velocidad del flujo y disminuye la presión de operación.
Ilustración 1 Corte transversal de una placa orificio.
En la ilustración 1 se muestra claramente un flujo cruzando la placa para el caso de análisis este flujo se trata de aire comprimido, si el aire circula libremente sin obstrucciones en la tubería puede afirmarse que la velocidad del flujo de un punto a otro en la tubería será el mismo, por consiguiente cuando el aire choca con la placa orificio en el punto C disminuye su velocidad, debido a esta reducción de velocidad la presión justo antes del orificio punto B es un poco mayor que la presión de operación en la línea de conducción aguas arriba punto A, cuando el aire circula por el orificio para compensar la disminución del área la velocidad aumenta y la presión disminuye llegando a su valor menor cuando la velocidad es máxima, aguas debajo de este punto el flujo de aire se dispersa disminuye su velocidad y se incrementa la presión en el punto D.
2.Ventajas y desventajas de la placa orificio.
Ventajas
Pocas restricciones de instalación Simple diseño Bajo costo Fácil manejo Sin piezas móviles Buen precisión + o – 1%
Desventajas
Rango limitado de medición No apto para flujos con partículas en suspensión Deterioro con el tiempo Alta pérdida de carga
3. Caso de estudio.
En una empresa de la ciudad de se utiliza aire comprimido a la presión de operación de 100 Psig generados en la sala de compresores, se requiere instalar una placa orificio a la salida del compresor con el fin de verificar los CFM de placa con los CFM reales de operación de este compresor.
.
4.Diseño de la placa orificio. La medición del caudal con este tipo de dispositivos se realiza conociendo sus características geométricas, la presión diferencial y las propiedades del fluido, la determinación del caudal se puede determinar por medio de la siguiente ecuación la cual resulta de combinar la ecuación de Bernoulli con la ecuación de continuidad.
Esta relación entre diámetros debe estar comprendida entre 0.2 a 0.75, el coeficiente de descarga Cd depende de la forma de cómo se coloquen las tomas de presión y del número de Reynolds el cual se determina con la siguiente ecuación.
Ilustración 2 Tomas de presión a D-D/2
( ) Donde L1 y L2 se determinan con la ayuda de la siguiente tabla
Tabla 1 Selección L1 y L2
Con la ayuda del software flow calc se logra determinar la relación de diámetros óptima para las condiciones de operación que se muestran a continuación.
Diámetro tubería D=4 pulg SCHED 40 Diámetro del orificio d=3.005pulg=76.327mm Material placa orificio= AISI 316 Temperatura del Flujo =100 °F Presión=100 Psig Flujo volumétrico Q=2000 CFM
Ilustración 3 Cálculo placa orificio.
Por consiguiente se obtuvo una relación de diámetros menor a 0.75
La norma ISO 5761-1 establece el espesor de la placa y la proporción que debe tener el orifico en relación al diámetro de la tubería como se muestra a continuación.
Tabla 2 Dimensiones recomendadas placa orificio D (mm).
Diseño y cálculo de recipientes a presión pág. pág. 66 .Ing. Juan Manuel Leon Estrada ed. 2001 2001
Luego de seleccionar las bridas de soporte de la placa orificio, debe seleccionarse su ubicación, este es un factor muy importante ya que para que la medición del flujo sea lo más precisa posible se debe tener una suficiente longitud de tramo recto aguas arriba y aguas debajo de la placa, con el fin de garantizar que el flujo sea lo más uniforme posible.
Ilustración 6 Flujo uniforme en la medición
Tabla 4 Localización de puntos de instalación para placas orificio.
Con la relación de dímetros obtenida anteriormente y el tipo de montaje se selecciona la ubicación real de la placa orificio.
5. Análisis por elementos finitos de la placa de orificio. Con el fin de determinar el comportamiento mecánico y térmico de la placa antes de ser fabricada con el fin de optimizar su diseño se realizaron simulaciones por elementos finitos las condiciones de operación de la placa T=100°F y P=100psig los resultados se muestran a continuación.
Ilustración 7 Modelo de simulación de la placa orificio.
5.1Trazado de deformaciones de la placa orificio. Puede notarse que para las operaciones de carga reales P=100psig la placa tiene un buen comportamiento, ya que las deformaciones son mínimas para las cargas especificadas en el análisis.
Ilustración 8 Trazado de deformaciones
La variación de la presión del flujo al atravesar la placa se analizó con el fin de determinar el comportamiento de este sistema antes de fabricarlo, es así como en la siguiente ilustración ilustraci ón se pueden notar la distribución de presiones a tanto a la entrada como a la salida del dispositivo.
Ilustración 9 Simulación de la variación de presión en placa orificio.
