Principios De La Transferencia De Momento Lineal y Aplicaciones

Páginas: 5 (1145 palabras) Publicado: 5 de abril de 2012
Cap. 3 Principios de la transferencia de momento lineal y aplicaciones

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Para calcular el gasto volumétrico, la velocidad v2, se multiplica por el área 4, (3.2-8) Gasto volumétrico = v2 4 m3/s . Para la medición del flujo compresible de gases, en la ecuación (3.2-7) debe tomarse en cuenta la expansión adiabática de la presión depr yp2. Se utiliza una ecuación semejante y el mismocoeficiente C,junto con el factor de corrección de expansión adimensional Y(mostrado en la Fig. 3.2-3 para el aire), como sigue:

donde m es el gasto en kgls, pr es la densidad del flujo corriente arriba en el punto 1 en kg/m3, y A2 es el área de corte transversal en el punto 2 en m2. La diferencia de presión p1 - p2 se presenta debido a que la velocidad aumenta de vt a ~2. No obstante, después decierto recorrido en el tubo, la velocidad regresa a su valor original vr , en el caso de líquidos. Debido a algunas pérdidas por fricción, una parte de la diferenciapt - p2 nunca se recupera. En un medidor Venturi de buen diseño, la pérdida permanente es de más o menos 10% de la diferencia p1 - p2 y esto representa una pérdida de energía. Los medidores Venturi suelen usarse para medir flujos entuberías extensas, tales como los sistemas de distribución municipales.

0.80 1.0 0 0.9 0.8 0.7 _

Venturi Razón de presión, p2/p]

FIGURA

3.2-3. Factor de expansión para aire en el Venturi y en el orifìcio. [Calculados a partir de las ecuaciones y datos dk las referencias (AZ, M2. S3)./

3.2C Medidor de orificio
El medidor Venturi tiene varias desventajas para utilizarse en instalacionescomunes de las plantas de proceso: ocupa un espacio considerable y es costoso. Además, el diámetro de la garganta es fijo, por lo que, si el intervalo de velocidades de flujo cambia de manera notable, se obtienen diferencias de presión poco precisas. El medidor de oriJìcio elimina estas objeciones, aunque a costa de una pérdida de carga o potencia mucho mayor.

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3.2 Medición del Jujo dejluidos

F IGURA 3.2-4.

Medidor de jlujo de orijicio.

En la figura 3.2-4 se muestra un medidor de flujo con orificio típico de bordes afilados. La placa torneada y perforada de orificio con diámetro Do se monta con dos bridas en un tubo de diámetro DI. Las derivaciones de presión en el punto 1 corriente arriba y en el 2 corriente abajo, miden la diferencia p1 - p2. Las posiciones exactas de lasdos derivaciones son algo arbitrarias, y en algunos tipos de medidores se instalan a aproximadamente un diámetro del tubo corriente arriba y entre 0.3-O. 8 diámetro del tubo corriente abajo. La corriente de fluido forma una vena contracta o chorro de flujo libre después de pasar por el orificio. La ecuación para el orificio es parecida a la ecuación (3.2-7),

2(PI P- (SI) vo= $-&qir--P2>(3.2-10)

donde v. es la velocidad en el orificio en m /s, Do es el diámetro del orificio en m y Cs es el coeficiente adimensional del orificio. El coeficiente de orificio Co siempre se determina experimentalmente. Si el valor de NRe en el orificio es superior a 20000 y Do /DI es inferior a más o menos 0.5, el valor de CO se mantiene casi constante en 0.61, que es un valor de diseño adecuado paralíquidos (M2, Pl). Por debajo de 20000 el coeficiente asciende abruptamente y luego cae; una correlación para CO puede encontrarse en otros libros (Pl). Como en el caso de Venturi, para la medición del flujo compresible de gases en un orificio se usa un factor de corrección Y dado en la figura 3.2-3 para el aire, comfigue.
(3.2-l 1)

donde m es el gasto en kg/s, p1 es la densidad corriente arribaen kg/m3 y Ao es el área de la sección transversal del orificio. La pérdida permanente de presión es mucho más alta que en un Venturi, debido a los remolinos que se forman cuando el chorro se expande debajo de la vena contracta. Esta pérdida depende de Do/D, y es 73% dept -p2 paraDo/D1 = 0.5; 56% para Do/D1 = 0.65, y 38% para DoiD = 0.8 (Pl). EJEMPLO 3.2-2. Medición de flujo de petróleo con...
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