Medición en gas natutal

Departamento de Diseño Mecánico
Instrumentacion Industrial

SENSORES DE CAUDAL.
Existen varios métodos para medir el caudal, según sea el tipo de caudal volumétrico o másico
deseado.

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Medidores volumétricosDeterminan el caudal en volumen del fluido, bien sea directamente (desplazamiento), bien
indirectamente por deducción - presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida,
torbellino, etc.)

Placa orificio:

Hipótesis:
- Fluido incompresible.
- No hay pérdidas de carga.
Sean:
D: diámetro de la tubería.
d: diámetro de pasaje de la placa.
v1: velocidad de entrada.
v2:velocidad de pasaje en el orificio.
h: diferencia de altura en un tubo conectado entre 1 y 2.
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Obs.: p2 se debería medir en el orificio, pero esto no introduce un error apreciable.

G = Kg / h


V = m3 / h

Por Bernoulli:
2

2

v1
p
v
p
+ 1= 2 + 2
2g γ
2g γ

d =β.D

con 0< β < 1
v1.D2= v2.d2

Por continuidad:
⇒

v1 d 2
=
=β
v2 D 2
2

2

⇒ v1 = β 2 .v2

2

v − v1
p − p2
⇒2
=1
2g
γ

⇒ q = K .Fa .

Con:
-

2

(

v
⇒ 2 .1− β
2g

4

)=

p1 − p2
γ

2 g .( p1 − p2 )
1 − β 4 .γ

(

π .d 2
.v2
4

K coeficiente de flujo (depende de Re = v1.D1/ν, β).
Fa coeficiente de expansión del orificio (depende de Tfluido, material).
⇒ q = K.Fa .

π .d 2 2 g.( p1 − p2 )
.
(1 − β 4 ).γ
4

Obs.: Usualmente la p se mide en mm col. H2O.
⇒ q = K .Fa .

π .d 2 2 g.( p1 − p2 ).γ H 2 O
.
4
(1 − β 4 ).γ .γ H 2O

y γ/γH2O = ρf densidad relativa (del fluido que circula).

4

⇒ v2 =

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)

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⇒ q = K .Fa .

π .d 2
2 gh
.
(1 − β 4 ).ρ
4

1 − β 4 .4q 
⇒ h = ρ f .

2
 2 g .K .Fa .π .d 



⇒ h=

f

ρ f .(1 − β

4

2g

) .


4q

2
 K .Fa .π .d 

2

K = f(β) , entonces agrupamos
Lo tomamos como un solo parámetro.

1− β
con
K

4

4
q
⇒ h = ρ f .
−

K .Fa .d 2 
 2 g .π
Norma ASME:

[h] = in col. H2O (en condiciones normales).
[q] = GPM (1 Gal = 3,785 lts)
[d] = in.Para Líquidos:


q
h = ρ f .
2
 5,668.Fa .K .d 

2

Agua, productos químicos incompresibles.

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2

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Para gases:
Para gases, se refiere al gasto volumétrico en situación estándar (1 atm., 20º C).
Hipótesis: para gases se cumple la Ley de Boyle – Mariotte.
G.T f 

Q
h=
.
2
p f 7727.Fa .FPV .Y .K .d 

2

pf: presión del gas fluyendo lb/in2 absolutas.
Tf: temperatura del gas fluyendo ºR
G: peso específico del gas comparado con el del aire [ ] =1
Fa ya definido.
K: ya definido.
FPV: factor que tiene en cuenta la compresibilidad del gas.
Y: factor de expansión del gas.
Q: ft3 estándar/h

Para vapor de agua:


w
h = v.
2
 359.Fa .Y .K .d 

2v: volúmen específico de vapor ft3/lb
w: gasto másico lb/h
Obs.: la relación entre el gasto y h no es lineal.

Una vez decidido h, se despeja el diámetro de la placa a colocar. Recordar que el coeficiente K,
depende de β y de Re.
Valores estándar:
✔
✔

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100 in wc.
0,25 kg/cm2.

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Material: chapa deacero inoxidable, con orificio torneado.

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ISO 5167-1980 Medida del flujo de fluidos por medio de placa-orificio, toberas o tubos venturi,
insertados en conductos de sección circular.
ASME 19.5 – Flowmeter Computation Handbook.
API 2530 – septiembre 1985 para gas natural.
AGA-3 y AGA-7 Gas Measurement...