resumen parte 6 by 5MXmv0J

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									4.1.6 DESPLAZAMIENTO POSITIVO: los medidores de D.P. miden el caudal en volumen, ya que
cuando las partes mecánicas del instrumento se mueven mediante la energía del fluido, dan lugar
a una pérdida de carga. Existen 4 tipos básicos:

                               4.1.6.1 Medidor de disco oscilante: Dispone de una cámara circular
                        con un disco plano móvil dotado de una ranura en la que está intercalada
                        una placa fija. Esta placa separa la entrada de la salida e impide el giro del
                        disco durante el paso del fluido. La cara baja del disco está siempre en
                        contacto con la parte inferior de la cámara en el lado opuesto. De este
                        modo la cámara está dividida en compartimientos separados de volumen
                        conocido.

                                                 4.1.6.2. Medidor de pistón oscilante: Se compone
                                         de una cámara de medida cilíndrica con una placa divisora
                                         que separa los orificios de entrada y de salida. La única
                                         parte móvil es un pistón cilíndrico que oscila suavemente
                                         en un movimiento circular entre las dos caras planas de la
                                         cámara, el eje del pistón al girar, transmite su movimiento
                                         a un tren de engranajes y a un contador.

                                                         4.1.6.3 Medidor de pistón alternativo

         4.1.6.4 Medidor rotativo: 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 en industria petroquímica para la medida de crudos y de
gasolina con intervalos de medida que van pocos l/min de líquidos
limpios de baja viscosidad hasta 64 000 l/mi n de crudos viscosos. Los
más empleados: los cicloidales, los de dos rotores (birrotor) y los
ovales. Cicloidales contienen dos lóbulos del tipo Root engranados entre sí que giran en
direcciones opuestas manteniendo una posición relativa fija y desplazando un volumen fijo de
fluido líquido o gas en cada revolución. Birrotor consiste en dos rotores sin contacto mecánico
entre sí que giran como únicos elementos móviles en la cámara de medida. La relación de giro se
mantiene gracias a un conjunto de engranajes helicoidales cerrado y sin contacto con el líquido.
Los rotores están equilibrados estática y dinámicamente y se apoyan en rodamientos de bolas de
acero inoxidable. Ovales disponen de dos ruedas ovales que engranan entre sí y tienen un
movimiento de giro debido a la presión diferencial creada por el líquido. La acción del líquido va
actuando alternativamente sobre cada una de las ruedas dando lugar a un giro suave de un par
casi constante. La cámara de medida y las ruedas están mecanizadas con gran precisión para
conseguir un deslizamiento mínimo entre las mismas, sin formación de bolsas o espacios muertos
en la cámara de medida y barriendo completamente la misma en cada rotación.

                                   BIRROTOR




          CICLOIDALES
        4.1.6.5 Medidor de paredes deformables: Su funcionamiento es el siguiente: En la
                                                      posición 1, el gas que entra a través del
                                                      orificio E, pasa por A empujando la
                                                      membrana hacia la derecha y extrayendo el
                                                      gas que pasa por B hacia S. A continuación,
                                                      la membrana derecha se desplaza hacia la
                                                      izquierda, entrando gas por D y saliendo por
e (posición 2). En la posición 3, el gas entra por el compartimento de la izquierda por B
desplazando la membrana a la izquierda y sale por A. En la posición 4, el gas entra en el
compartimento de la derecha por e y sale por D.
TABLA RESUMEN
Nombre         Compuesto           que Precisión              Caudal           Otras
               mide                                                            características
Medidor de agua          fría,    agua ± 1-2 %.               máximo de 600 se fabrica para
disco          caliente, aceite y                             l/min            pequeños
oscilante      líquidos alimenticios                                           tamaños           de
                                                                               tubería
Medidor de agua         y      líquidos * de ± 1 % a ± 0,2 máximos       de tamaños              de
pistón         viscosos o corrosivos % con pistón 600 l/mino                   tubería hasta 2"
oscilante                               metálico * ± 0,5 %
                                        con         pistón
                                        sintético
Medidor de empleado            en    la +- 0,2 %.                              es       el      más
pistón         industria                                                       antiguo.Capacidad
alternativo    petroquímica                                                    pequeña. Su costo
                                                                               inicial es alto, dan
                                                                               una pérdida de
                                                                               carga alta y son
                                                                               difíciles de reparar

Medidor        industria                                    pocos l/min de     Los             más
rotativo       petroquímica para la                         líquidos limpios   empleados:       los
               medida de crudos y                           de          baja   cicloidales, los de
               de gasolina                                  viscosidad         dos         rotores
                                                            hasta 64 000       (birrotor) y los
                                                            l/mi    n     de   ovales.
                                                            crudos viscosos
CICLOIDALES    fluido líquido o gas ± 1 % para                       tamaño de 2 a 24"
                                                            líquidos de 30 a
                                    caudales de 10 al       66 500 l/min y
                                    100 % de medida,        en gas hasta 3
                                    bajando         en      Nm3/h
                                    caudales bajos.
BIRROTOR       Caudales de crudos y + 0,2 %            margen caudal la vida útil es
               productos                               de 5 a 1      larga,     admiten
               petrolíferos.                                         sobrevelocidades .
                                                                     y mantenimiento
                                                                     fácil. tamaño varía
                                                                     de 3 a 12"
OVALES         la     medida        es + 0,5 % del caudal                       Los       tamaños
               prácticamente           total                                    varían de ~ a 3"
               independiente       de
               variaciones en la
               densidad y en la
               viscosidad del líquido

de paredes gas                          ± 0,3 %.
deformables
        4.1.6.6 Accesorios: Los medidores de D.P que se han descrito tienen varios tipos de
transductores: * Transductor de impulsos por microrruptor eléctrico o neumático.* Transductor
de impulsos por sensor magnético. * Transductor de impulsos por disco ranurado. * Generador
tacométrico. *Transductor de impulsos fotoeléctrico.
Combinados con estos transductores se encuentran otros tipos de accesorios: *Convertidor de
frecuencia-tensión; *Convertidor de frecuencia-corriente; *Totalizador electromecánico con reset
manual; *Totalizador electromecánico con predeterminador para procesos discontinuos;
*Totalizador neumático con programador para procesos discontinuos; *Módulo de
comunicaciones.

4.1.7 Torbellino y Vórte: se basa en la determinación de la frecuencia del torbellino producido por
una hélice estática situada dentro de la tubería a cuyo través pasa el fluido (líquido o gas). La
frecuencia es conocida como número de Strouhal: St = (f X d)/v. donde St = número de Strouhal; f
= frecuencia del torbellino; d = anchura del torbellino; v = velocidad del fluido. El número de
Strouhal es constante para números de Reynolds comprendidos entre 10 000 Y 1 000 000 y d es
constante por el fabricante del medidor, siendo: Q = S*v. con Q = caudal volumétrico del fluido
s = sección de la tubería. Resulta: Q= (f *d*S)/St=f*K, siendo K = (d*s)/St una constante. Por lo
tanto, el caudal volumétrico del fluido es proporcional a la frecuencia del torbellino.
La detección de la frecuencia se logra con sensores de presión de cristales piezoeléctricos con una
termistancia de muy baja inercia, o bien mediante un condensador de capacidad variable, o bien
mediante la aplicación de un haz de ultrasonidos perpendicularmente al torbellino. Los
transductores de torbellino son adecuados en la medida de caudales de gases y de líquidos y su
intervalo de medida entre el valor máximo y el mínimo es de 50 a 1. La precisión es de ± 0,2 % del
caudal instantáneo, por lo cual el error se hace mayor cuanto más bajo caudal. Los instrumentos
de vórtex son parecidos al de torbellino, excepto que están basados en el efecto Von Karman
donde un cuerpo en forma de cono genera alternativamente vórtices. La precisión es del ± 1 %.

4.1.8 Oscilante: Consiste en un pequeño orificio situado en el cuerpo del medidor, que genera una
presión y provoca el paso del fluido por el área de medida. A medida que este flujo turbulento
pasa a través de la abertura se crea una zona de baja presión detrás de la válvula, con lo que ésta
oscila a una frecuencia directamente proporcional al caudal. Un transductor de impulsos capta las
oscilaciones de la válvula e indica el caudal. El medidor oscilante es adecuado en la medida de
caudales de fluidos con partículas en suspensión, y en las mezclas de líquidos y gases. Su precisión
es ± 0,5 %.
4.2 Medidor de caudal masa
El caudal se determina por medidad volumetricas o por det. Directa de caudal masa.
4.2.1 Compensacion de variaciones de densidad del fluido en medidores volumetricos
En los líquidos la densidad varía por los cambios en la tº del fluido. Si se instala un transmisor de
densidad que mide ésta bastará aplicar su salida directamente a la salida del transmisor de caudal
para tener así el caudal corregido. la fórmula del caudal de un fluido incompresible es:
Qᵨ =raiz( K(const) (Pa - Pe) Po(densidad fluido) kg/h; Pa - Pe = presión diferencial creada por el
elemento
Si el transmisor de densidad mide ésta en condiciones estándar (por ejemplo, a 15° C) la señal de
salida correspondiente debe corregirse manual o automáticamente para las variaciones de tº de la
línea antes de introducirla en el compensador.
En los gases la fórmula simplificada toma la misma forma que la fórmula anterior para líquidos, ya
que el factor de expansión E puede incluirse en la constante K, luego: Q²ᵨ = K (Pa - Pe) Po kg/h
con Po = peso específico del gas en las condiciones de servicio.
Varios métodos pueden emplearse para compensar las variaciones de densidad según sean las
condiciones de servicio y la precisión que se desee en la medida:
1.Registrar la temperatura o presión, o ambas, y calcular las correcciones.
2. Compensar automáticamente el caudal sólo para la variable que cambia.
3. Compensar automáticamente el caudal para los cambios en la densidad sólo si se esperan
variaciones considerables en todas las condiciones de servicio. En este caso puede trabajarse de
dos formas:
a) Medir la densidad en condiciones de servicio y compensar así de modo directo y
automáticamente el caudal.
b) Medir la densidad en condiciones de referencia (por ejemplo, a 15° C en un líquido y a 0° C y
1,013 bar en un gas) y corregirla manual o automáticamente para las variaciones de tº (líquido) o
tº y presión (gas,considerando la compresibilidad constante) teniendo en cuenta que si las
presiones son altas, superiores a 10 bar, la mayor parte de los gases reales se apartan de la ley de
los gases perfectos y es necesario aplicar el factor de corrección de compresibilidad.
Expresion caudal: Q²ᵨ = K’ (Pa - Pe) P/T de acuerdo con esta fórmula, se considerarán
básicamente elementos primarios que dan señales cuadráticas del caudal (placa orificio, tobera,
tubo Venturi).
*Hay que hacer notar que en la compensación de presión, la medida debe ser en presión absoluta.
A presiones superiores a 5 bar pueden utilizarse medidores de presión relativa ajustados para dar
señales representativas de la presión absoluta.
En el caso de instrumentos electrónicos pueden utilizarse varios sistemas:
a) Una unidad compensadora (multiplicador-divisor) que trabaja con un transmisor de presión
diferencial, un transmisor de presión absoluta PP 11 de 4-20 miliamperios c.c. y un transmisor de
temperatura TCII de 4-20 mA c.c.
b) Una unidad calculadora que compensa el caudal de gas para las variaciones de temperatura y
presión con correcciones manuales de peso específico y compresibilidad. Características: alta
precisión de + 0,2 % de la escala para el intervalo 4-100 % del caudal y señal de salida 0-10 V C.C.,
su estabilidad (el instrumento alcanza la precisión señalada después de 15 minutos de conectado y
se mantiene durante 60 días sin recalibración) y su facilidad de calibración (señales simuladas de
entrada de presión diferencial, de presión estática y de temperatura).
c) Una unidad calculadora que compensa el caudal de gas para las variaciones de densidad del gas
con correcciones manuales del peso específico. Sus características son semejantes a la unidad
anterior exceptuando una mayor precisión de -1- 0,15 % de la escala.
En los compensadores digitales con microprocesador el cálculo de los factores de los módulos es
realizado automáticamente. Basta entrar los campos de medida de los transmisores de caudal,
presión y temperatura; si estos instrumentos son inteligentes, puede cambiarse. si se desea, su
campo de medida y, además, se consigue una precisión final de lectura más elevada, al disponer
asimismo de linealización, compensación de viscosidad y de otras funciones entre las que se
encuentran: pulsadores de prueba del circuito, simulación caudal volumétrico, presión y
temperatura, alarmas con indicación de los códigos de los errores, calibración del circuito y su
programación.
4.2.2 Medicion directa del caudal masa
Se aprovechan caracteristicas medibles de la masa, y existen 3 sistemas basicos, ademas en menor
escala se usan los de preseion diferencial:
         4.2.2.1 Medidor térmico de caudal: se basan en 2 principios fisicos, la elevacion de Tº del
fluido en su paso por un cuerpo caliente, y perdidas de calor ( cuerpo caliente en el fluido). El mas
usado industrial% es el 1º. Medidor de caudal Thomas es el 1º instrumento de esta clase y mide el
caudal masa de gas en una tobera, consta de una fuente electrica de alimentacion que
proporciona un calor constante al punto medio del tubo por el cual circula el caudal, aquí se
encuentran sondas de resistencia para medir Tº.Cuando el fluido está en reposo, la Tº es = en las
dos sondas, Cuando el fluido circula, transporta una cantidad de calor hacia el segundo elemento
T2, y se presenta una diferencia de temperaturas que va aumentando progresivamente entre las
dos sondas a medida que aumenta el caudal.
Q(calor transf.)=m(masa fluido)*Ce(calor especifico)*(t2(tºposterior)-t1( tºanterior))
El sistema está conectado a un puente de Wheatstone que determina la diferencia de tº y la
amplifica con una señal de salida de 0-5 V c.c. en 1000 ohm de impedancia. Esta señal puede ser
utilizada en registradores, indicadores digitales y controladores que pueden estar situados hasta
300 m del instrumento.
         4.2.2.2 Medidor de momento angular(M.A): se basan en el principio de conservacion del
M.A. de fluidos. Z(par)=I(momento de inercia)* (acel. Angular).
         I=m(masa)r^2, H(mom. Angular)=Iw(vel. Angular), m/t =Z/r^2w
Medidor axial de una turbina: es un rotor radial con canales de paso de fluido, que gira con un
motor sincromo, comunicando al fluido un M.A. Este sistema de medida es sencillo, pero es
inexacto para caudales bajos, sólo puede medir caudales en un solo sentido y es incapaz de medir
variaciones rápidas en el caudal.
Medidor axial de doble turbina: contiene 2 turbinas montadas en el mismo eje y enlazadas con un
dispositivo de torsión calibrado. Las palas de las turbinas son de ángulos distintos y tienden a girar
a velocidades angulares distintas. Pero al estar unidas a través del dispositivo de torsión, se
presenta un desfase entre las mismas que es una función del par del sistema. Cada turbina tiene
un captador que da un impulso por cada vuelta.
4.2.2.3 Medidor de coriolis: se basa en el teorema de Coriolis, un objeto de masa m que se
desplaza con una velocidad lineal Va través de una superficie giratoria que gira con velocidad
angular constante w, experimenta una velocidad tangencial tanto mayor cuanto mayor es su
alejamiento del centro.
Si el móvil se desplaza del centro hacia la periferia experimentará un aumento gradual de su
velocidad tangencial, lo cual indica que se le está aplicando una aceleración y, por lo tanto, una
fuerza sobre la masa del objeto.
Este fenómeno es el causante de que el remolino que se forma en el fondo de un depósito al
vaciarlo, gira a derechas en el hemisferio Norte y a izquierdas en el hemisferio Sur.
La generación de la fuerza de Coriolis puede producirse básicamente de dos formas:
a) Por inversión de las velocidades lineales del fluido mediante la desviación de
un bucle en forma de omega en estado de vibración controlada.
La fuerza de Coriolis es el producto de los vectores W y V, y su valor es:
 F=2m(masa fluido en el tubo recto de longitud L)w(vel. Angular alrededor del eje del tubo Ω) X
V(vel. Fluido)
el caudal masico es: Q =Ks(const. Elasticidad del tubo)*Ө(angulo de torsion del tubo)/ 4wr
4.3 comparacion de caracteristicas de los medidores de caudal
Tabla 4.14 se encuentra adjunta.

Resumen hecho por: Cristina Gamboa- Marcia Gómez
Páginas: Desde171 (dezplamiento positivo)- 192 (comparacion de caracteristicas de los
medidores de caudal).

								
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