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ESTÁNDAR INTERNACIONAL
ISO 5167-4 Primera edición 2003-03-01
Medición del flujo de fluido por medio de dispositivos de diferencial de presión insertados en conductos de sección transversal circular se ejecuta por completo -
Parte 4:
tubos venturi Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de la sección circulaire - Partie 4: Tubos de Venturi
Número de referencia ISO 5167-4: 2003 (E)
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ISO 5167-4: 2003 (E)
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Contenido
Página
Prefacio................................................. .................................................. .................................................. ....... iv Introducción ......................................... .................................................. .................................................. ........... v 1 Alcance................................................. .................................................. .................................................. . 1 2
Referencias normativas ................................................ .................................................. ......................... 2
3
Términos y definiciones............................................... .................................................. .......................... 2
4
Principios del método de medición y el cálculo .......................................... ................. 2
5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
tubos Venturi clásicos ............................................... .................................................. ........................ 3 Campo de aplicación ............................................... .................................................. .............................. 3 Forma general ................................................ .................................................. ..................................... 3 Material y fabricación ............................................... .................................................. .................... 7 Las tomas de presión ................................................ .................................................. ............................... 7 Coeficiente de descarga, C ................................................. .................................................. .................... 8
5.6 5.7
Expansibilidad [expansión] [expansión] factor factor de, de,ε ................................................. .................................................. ... 9 Incertidumbre del coeficiente de de descarga descargaDO................................................. ...................................... 10
5.8 5.9
La incertidumbre del del factor de expansibilidad expansibilidad [expansión]ε ................................................. ..................... 10 Pérdida de presión................................................ .................................................. ..................................... 10
6 6.1 6.2
Requerimientos de instalación ................................................ .................................................. ................. 11 ................................................. general .................................................. .............................................. 11 longitudes rectas aguas arriba y aguas abajo mínimos para la instalación entre los diversos accesorios y el tubo Venturi ................................... .................................................. ......................... 11 acondicionadores de flujo ................................................ .................................................. ............................. 15 requisitos de instalación específicos adicionales para los tubos clásicos Venturi .................................... 15
6.3 6.4
Anexo A ( informativo) Tabla de expansibilidad factor de [expansión] ........................................... ..................... 17 Anexo B ( informativo) tubos Venturi clásicos usados fuera del ámbito de la norma ISO 5167-4 ............................. 18 Anexo C ( informativo)L a pérdida de presión en un tubo de Venturi clásica ........................................... ..................... 22 Bibliografía ................................................. .................................................. .................................................. 24
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ISO 5167-4: 2003 (E)
Prefacio La ISO (Organización Internacional de Normalización) es una federación mundial de organismos nacionales de normalización (organismos miembros de ISO). El trabajo de preparación de Normas Internacionales se lleva a cabo normalmente a través de comités técnicos de ISO. Cada organismo miembro interesado en una materia para la cual se ha establecido un comité técnico, tiene el derecho a estar representado en dicho comité. Las organizaciones internacionales, gubernamentales y no gubernamentales, en coordinación con ISO, también participan en el trabajo. ISO colabora estrechamente con la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) en todas las materias de normalización electrotécnica. Las Normas Internacionales se redactan de acuerdo con las reglas establecidas en las Directivas ISO / IEC, Parte 2. La tarea principal de los comités técnicos es preparar Normas Internacionales. Los Proyectos de Normas Internacionales adoptados por los comités técnicos son enviados a los organismos miembros para votación. La publicación como Norma Internacional requiere la aprobación por al menos el 75% de los organismos miembros con derecho a voto. Se llama la atención a la posibilidad de que algunos de los elementos de este documento puede ser objeto de derechos de patente. ISO no se hace responsable de la identificación de cualquiera o todos los derechos de patente. ISO 5167-4 fue preparada por el Comité Técnico ISO / TC 30, ISO no se hace responsable de la identificación de cualquiera o todos los derechos de patente. ISO 5167-4 fue preparada por el Comité Técnico ISO / TC 30, ISO no se hace responsable de la identificación de cualquiera o todos los derechos de patente. ISO 5167-4 fue preparada por el Comité Técnico ISO / TC 30, Medición del flujo de fluido en conductos cerrados,
Subcomité SC 2, dispositivos de diferencial de presión. Esta primera edición de la norma ISO 5167-4, junto con la segunda edición de la norma ISO 5167-1 y las primeras ediciones de ISO 5167-2 y ISO 5167-3, anula y sustituye a la primera edición de la norma ISO 5167-1: 1991, que tiene sido técnicamente revisado, e ISO 5167-1: 1991 / enm.1: 1998. ISO 5167 consta de las siguientes partes, bajo el título general Medición del flujo de fluido por medio de dispositivos de diferencial de presión insertados en conductos de sección transversal circular que se ejecutan completo:
•
Parte 1: Requisitos generales y principios
•
Parte 2: placas de orificio
•
Parte 3: boquillas de toberas y Venturi
•
Parte 4: tubos Venturi
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ISO 5167-4: 2003 (E)
Introducción ISO 5167, dividido en cuatro partes, cubre la geometría y método de uso (condiciones de instalación y de funcionamiento) de las placas de orificios, boquillas y tubos Venturi cuando se insertan en un conducto se ejecuta por completo para determinar la velocidad de flujo del fluido que fluye en el conducto. También da la información necesaria para el cálculo de la velocidad de flujo y su incertidumbre asociada.
ISO 5167 sólo es aplicable a dispositivos de diferencial de presión en el que el flujo sigue siendo subsónico a lo largo de la sección de medición y donde el fluido puede ser considerado como una sola fase, pero no es aplicable a la medición de flujo pulsante. Además, cada uno de estos dispositivos sólo se puede utilizar dentro de límites especificados de tamaño de la tubería y el número de Reynolds.
ISO 5167 se refiere a dispositivos para los que se han hecho experimentos de calibración directa, en número suficiente, la propagación y la calidad para habilitar sistemas coherentes de aplicación que se basa en sus resultados y coeficientes que ha de darse con ciertos límites predecibles de incertidumbre.
Los dispositivos introducidos en el tubo se denominan “dispositivos primarios”. El término dispositivo primario también incluye las tomas de presión. Todos los otros instrumentos o dispositivos necesarios para la medición son conocidos como “dispositivos secundarios”. ISO 5167 cubre los dispositivos primarios; dispositivos secundarios 1) se mencionará sólo ocasionalmente. ISO 5167 se divide en las siguientes cuatro partes.
a) Parte 1 de la norma ISO 5167 da términos generales y definiciones, símbolos, principios y requisitos, así como los métodos de medición y la incertidumbre que se van a utilizar en conjunción con las partes 2 a 4 de la norma ISO 5167. b) La parte 2 de la norma ISO 5167 especifica placas de orificio, que se pueden utilizar con tomas de presión esquina, re y RE/ 2
tomas de presión 2), y tomas de presión de la brida. c) la parte 3 de la norma ISO 5167 especifica ISA 1932 boquillas 3), boquillas de radio largo y toberas Venturi, que difieren en forma y en la posición de las tomas de presión. d) Esta parte de la norma ISO 5167 especifica tubos clásicos Venturi 4).
Aspectos de seguridad no se tratan en las Partes 1 a 4 de la norma ISO 5167. Es la responsabilidad del usuario para asegurar que el sistema cumple las normas de seguridad aplicables.
1) Véase ISO 2186: 1973, El flujo de fluido en conductos cerrados - Conexiones para transmisiones de señales de presión entre los elementos primario y secundario.
2) placas de orificios con “vena contracta” tomas de presión no se consideran en la norma ISO 5167.
3)
ISA es la abreviatura de la Federación Internacional de las Asociaciones nacionales de normalización, que fue sucedido por la ISO en 1946.
4)
En los EE.UU. el tubo clásica Venturi a veces se llama el tubo de Herschel Venturi.
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ISO 5167-4: 2003 (E)
Medición del flujo de fluido por medio de dispositivos de diferencial de presión insertados en conductos de sección transversal circular se ejecuta por completo -
Parte 4:
tubos venturi
1 Alcance Esta parte de la norma ISO 5167 especifica la geometría y método de uso (instalación y las condiciones de funcionamiento) de los tubos de Venturi cuando se insertan en un conducto se ejecuta por completo para determinar la velocidad de flujo del fluido que fluye en el conducto.
Esta parte de la norma ISO 5167 también proporciona información de fondo para el cálculo de la velocidad de flujo y es aplicable en conjunción con los requisitos dados en la norma ISO 5167-1. Esta parte de la norma ISO 5167 es aplicable únicamente a los tubos de Venturi en el que el flujo permanece subsónico a lo largo de la sección de medición y donde el fluido puede ser considerado como una sola fase. Además, cada uno de estos dispositivos sólo se puede utilizar dentro de límites especificados de tamaño de la tubería, la rugosidad, la relación de diámetro y el número de Reynolds. Esta parte de la Norma ISO 5167 no es aplicable a la medición de flujo pulsante. No cubre el uso de tubos Venturi en tuberías de tamaño de menos de 50 mm o más de 1 200 mm, o en donde los números de Reynolds de tuberías están por debajo de 2 × 10 5.
Esta parte de la norma ISO 5167 se ocupa de los tres tipos de tubos Venturi clásicos:
un molde; b) mecanizar; do)
áspero soldada de chapa de hierro.
Un tubo de Venturi es un dispositivo que consta de una entrada convergente conectado a una garganta cilíndrica que a su vez está conectado a una sección cónica en expansión llamado el “divergente”. Las diferencias entre los valores de la incertidumbre del coeficiente de descarga para los tres tipos de clásico espectáculo tubo de Venturi, por un lado, el número de resultados disponibles para cada tipo de tubo clásico Venturi y, por otro l ado, el más o menos definición precisa del perfil geométrico. Los valores se basan en datos recogidos hace muchos años. toberas Venturi (y otras boquillas) se tratan en ISO 5167-3. NOTA 1 La investigación en el uso de tubos Venturi en gas a alta presión [ W 1 MPa ( W 10 bar)] se lleva a cabo en la actualidad (ver Referencias [1], [2], [3] en la Bibliografía). En muchos casos para tubos Venturi con coeficientes de descarga secciones convergentes mecanizadas que se encuentran fuera del rango predicho por esta parte de la norma ISO 5167 en un 2% o más se han encontrado. Para una precisión tubos óptimas Venturi para uso en gas deben ser calibrados en el intervalo del caudal requerido. En el gas de alta presión el uso de tomas individuales (o en la mayoría de dos tomas en cada plano) no es infrecuente.
NOTA 2
En los EE.UU. el tubo clásica Venturi a veces se llama el tubo de Herschel Venturi.
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ISO 5167-4: 2003 (E)
2 Referencias normativas Los siguientes documentos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento. Para las referencias con fecha, sólo se aplica la edición citada. Para las referencias sin f echa se aplica la última edición del documento de referencia (incluyendo cualquier modificación). ISO 4006: 1991, Medición del flujo de fluido en conductos cerrados - Vocabulario y símbolos
ISO 5167-1: 2003, Medición del flujo de fluido por medio de dispositivos de diferencial de presión insertados en sección transversal conductos circulares funcionamiento completo - Parte 1: principios y requisitos generales
3 Términos y definiciones Para los fines de este documento, los términos y definiciones dadas en la norma ISO 4006 e ISO 5167-1 se aplican.
4 Principios del método de medición y el cálculo El principio del método de medición se basa en la instalación de un tubo de Venturi en una t ubería en la que un fluido se está ejecutando completo. En un tubo de Venturi existe una diferencia de presión estática entre la sección de aguas arriba y la sección de la garganta del dispositivo. Cada vez que el dispositivo es geométricamente similar a aquella en la que se ha realizado la calibración directa, las condiciones de uso son los mismos, la velocidad de flujo se pueden determinar a partir del valor medido de esta diferencia de presión y de un conocimiento de las condiciones del fluido. El caudal de masa se puede determinar por la siguiente fórmula:
π
C
q metro=
441
ε
re
2
(1)
2 Δ pag ρ 1
- β
Los límites de incertidumbre se pueden calcular utilizando el procedimiento dado en el capítulo 8 de la ISO 5167-1: 2003. Del mismo modo, el valor de la velocidad de flujo de volumen se puede calcular desde
V qq
=
m
ρ
dónde ρ es la densidad del fluido a la temperatura y presión para la cual se afirma el volumen. Cálculo de la velocidad de flujo, que es un proceso puramente aritmética, se lleva a cabo mediante la sustitución de los diferentes elementos en el lado derecho de la ecuación (1) por sus valores numéricos. A.1 Tabla da Venturi factores expansibilidad tubo ( ε). No están destinados para la interpolación precisa. No se permite la extrapolación. los diámetros re y re mencionados en la ecuación (1) son los valores de los diámetros en las condiciones de trabajo. Las mediciones tomadas en cualesquiera otras condiciones deben corregirse para cualquier posible expansión o contracción del dispositivo principal y el tubo debido a los valores de la temperatura y la presión del fluido durante la medición.
Es necesario conocer la densidad y la viscosidad del fluido en las condiciones de trabajo. En el caso de un fluido compresible, también es necesario conocer el exponente isentrópico del fluido en las condiciones de trabajo.
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ISO 5167-4: 2003 (E)
5 tubos Venturi clásicos 5.1 Campo de aplicación 5.1.1 general El campo de aplicación de los tubos Venturi clásicos tratados en esta parte de la norma ISO 5167 depende de la forma en que se fabrican.
Tres tipos de tubo Venturi clásica estándar se definen de acuerdo con el método de fabricación de la superficie interna del cono de entrada y el perfil en la intersección del cono de entrada y la garganta. Estos tres métodos de fabricación se describe en 5.1.2 a 5.1.4 y tienen características algo diferentes.
Hay límites a la rugosidad y el número de Reynolds para cada tipo que se dirige. 5.1.2 tubo Venturi clásico con un “como molde” sección convergente Este es un tubo Venturi clásica hecha por colada en un molde de arena, o por otros métodos que dejan un acabado en la superficie de la sección convergente similar a la producida por la f undición en arena. La garganta se mecaniza y se han redondeado las uniones entre los ci lindros y conos.
Estos tubos clásicos Venturi se pueden utilizar en tuberías de diámetro entre 100 mm y 800 mm y con relaciones de diámetro β entre 0,3 y 0,75 inclusive.
5.1.3 tubo Venturi clásico con una sección convergente mecanizada Este es un molde de tubo clásico Venturi o fabricado como en 5.1.2 pero en la que la sección convergente se mecaniza como son la garganta y el cilindro de entrada. Las uniones entre los cilindros y conos pueden o no pueden ser redondeados.
Estos tubos clásicos Venturi se pueden utilizar en tuberías de diámetro entre 50 mm y 250 mm y con r elaciones de diámetro β entre 0,4 y 0,75 inclusive.
5.1.4 tubo Venturi clásico con una sección convergente hoja-hierro-bruto soldada Este es un tubo Venturi clásica normalmente fabricada por soldadura. Para tamaños más grandes no se puede mecanizar si la tolerancia requerida en 5.2.4 se puede lograr, pero en los tamaños más pequeños de la garganta se mecaniza. Estos tubos clásicos Venturi se pueden utilizar en tuberías de diámetro entre 200 mm y 1 200 mm y con relaciones de diámetro β entre 0,4 y 0,7 inclusive.
5.2 Forma general 5.2.1 La figura 1 muestra una sección a través de la línea central de la garganta de un tubo de Venturi clásica. Las letras utilizadas en el texto se refieren a los que se muestran en la Figura 1.
El tubo de Venturi clásica s e compone de un cilindro de entrada A conectado a una sección convergente cónica B, una garganta cilíndrica C y una sección divergente cónico E. La superficie interna del dispositivo es cilíndrica y concéntrica con el eje central del tubo. La coaxialidad de la sección convergente y la garganta cilíndrica se evalúa por inspección visual.
5.2.2 La longitud del cilindro mínimo, medida desde el plano que contiene la intersección del c ono truncado B con el cilindro A, puede variar como resultado del proceso de fabricación (ver 5.2.8 a 5.2.10). Es, sin embargo, recomendó que se elige igual a RE.
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ISO 5167-4: 2003 (E)
El diámetro de los cilindros de entrada re se medirá en el plano de las tomas de presión aguas arriba. El número de mediciones deberá ser al menos igual al número de tomas de presión (con un mínimo de cuatro). Los diámetros se medirán cerca de cada par de tomas de presión, y también entre estos pares. El valor de media aritmética de estas mediciones se tomará como el valor de re en los cálculos. Diámetros también se medirán en planos otros que el plano de las tomas de presión. No diámetro a lo largo del cil indro de entrada deberá diferir en más del 0,4% del v alor del diámetro medio. Este requisito se cumple cuando la diferencia en la longitud de cualquiera de los diámetros medidos cumple con dicho requisito con respecto a la media de los diámetros medidos.
Llave
1 convergente cónica E 2 garganta cilíndrica, C 3
cónica convergente B 4
entrada cilindro A 5 planos de conexión un
7 ° u φ u 15
segundo
Dirección del flujo
do
ver 5.4.7 Figura 1 - perfil geométrico del tubo Venturi clásica
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ISO 5167-4: 2003 (E)
5.2.3 La sección convergente B tendrá forma cónica y tendrá un ángulo incluido de 21 ° ± 1 ° para todo tipo de tubo Venturi clásica. Se limita aguas arriba por el plano que contiene la intersección del c ono truncado B con la entrada al cilindro A (o sus prolongaciones) y aguas abajo por el plano que contiene la intersección del cono truncado B con la garganta C (o sus prolongaciones).
Por consiguiente, la longitud total de la convergente B medida en paralelo a la línea central del tubo Venturi es aproximadamente igual a 2,7 ( re - re).
La sección convergente B se mezcla al cilindro de entrada A por una curvatura de r adio R 1, el valor de los cuales depende del tipo de tubo Venturi clásica.
El perfil de la sección convergente se comprueba por medio de una plantilla. La desviación entre la plantilla y la sección cónica de la sección convergente no excederá, en cualquier lugar, 0004 RE. La superficie interna de la sección cónica de la sección convergente se toma como una superficie de revolución si dos diámetros situados en el mismo plano perpendicular al eje de revolución no difieren del valor del diámetro medio de más del 0,4% .
Se comprobará de la misma manera que la curvatura de unirse con un radio R 1 es una superficie de revolución. 5.2.4 La garganta C deberá ser cilíndrico con un diámetro re. Se limita aguas arriba por el plano que contiene la intersección del cono truncado B c on la garganta C (o sus prolongaciones) y aguas abajo por el plano que contiene la intersección de la garganta C con el cono truncado E (o sus prolongaciones). La longitud de la garganta C, es decir, la distancia entre los dos planos, será igual a re ± 0,03 re cualquiera que sea el tipo de tubo Venturi clásica.
La garganta C está conectado a la sección convergente B por una curvatura de radio R 2 y la sección divergente E por un radio de curvatura de R 3. Los valores de R 2 y R 3 dependerá del tipo de tubo Venturi clásica. El diámetro re deberá medirse con mucho cuidado en el plano de las tomas de presión garganta. El número de mediciones deberá ser al menos igual al número de tomas de presión (con un mínimo de c uatro). Los diámetros se medirán cerca de cada par de tomas de presión y también entre estos pares. El valor medio aritmético de todas estas mediciones se tomará como el valor de re en los cálculos. Diámetros también se medirán en planos otros que el plano de las tomas de presión. No diámetro a lo largo de la garganta debe diferir en más de 0,1% del valor del diámetro medio. Este requisito se cumple cuando la diferencia en la longitud de cualquiera de los diámetros medidos cumple con dicho requisito con respecto a la media de los diámetros medidos.
La garganta del tubo Venturi clásica se pueden mecanizar o ser de suavidad equivalente sobre la totalidad de su longitud a la rugosidad superficial especificado en 5.2.7. Se comprobará que las curvaturas de unión en la garganta con radios R 2 y R 3 son superficies de revolución como s e describe en 5.2.3. Este requisito se satisface cuando dos diámetros, situados en el mismo plano perpendicular al eje de revolución, no difieren del valor del diámetro medio en más de 0,1%. Los valores de los radios de curvatura R 2 y R 3 deberá ser controlada por medio de una plantilla.
La desviación entre la plantilla y el tubo Venturi clásica deberá evolucionar de una manera regular para cada curvatura de modo que la desviación máxima única que se mide se produce a aproximadamente a medio camino a lo largo del perfil de plantilla. El valor de esta desviación máxima no deberá exceder de 0,02 re. 5.2.5 La sección divergente E tendrá forma cónica y puede tener un ángulo incluido, φ, de entre 7 ° y 15 °. Es, sin embargo, se recomienda que un ángulo de entre 7 ° y 8 ° ser elegido. Su diámetro más pequeño no debe ser menor que el diámetro de la garganta.
5.2.6 Un tubo de Venturi clásica se llama “truncado” cuando el diámetro de salida de la sección divergente es menor que el diámetro re y “no truncado” cuando el diámetro de salida es igual a diámetro RE. La porción divergente
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