Técnicas de medición de flujo

Técnicas de Medición de Flujo

1. Unidades de Medición.

La medición de flujo es fundamental en control de procesos. Es esencial determinar las proporciones y cantidades de materiales que están yendo a un determinado proceso y determinar la cantidad de producto resultante. Es finalmente la modulación del flujo la que permite el control de nivel, de presión, de temperatura y composiciónde todas las variables del proceso. La medición de flujo no es solamente necesaria para el procesamiento, también las transacciones comerciales asociadas de los productos requiere conocer con exactitud las cantidades que están siendo compradas, vendidas y transportadas.

Por definición, flujo o caudal es la cantidad de material que atraviesa la sección de un ducto en un tiempodeterminado. La cantidad puede ser volumen o masa, y se hablará de flujo volumétrico o flujo másico, según sea el caso. En la industria química, los caudales de vapor suelen expresarse en términos de flujo másico y, por lo tanto, lo mediremos en kg/h, Ton/h o lb/h. Para el resto de los productos, líquidos o gaseosos, se emplea el flujo volumétrico, y las unidades empleadas son galones por minuto (gpm),barriles por día (bpd), pies cúbicos por hora (cfh), metros cúbicos por día (m3/d), metros cúbicos por hora (m3/h), sólo por nombrar algunos.

Supongamos que tenemos una cañería homogénea calefaccionada en un cierto tramo, con medición de flujo en ambos extremos. En la entrada leemos, digamos, 45 m3/d, y en la salida, 50 m3/d. Puesto que no tenemos otra cañería que entre o salga, se intuye queambos caudales son iguales, pero las lecturas son diferentes. Esto se debe a que, como consecuencia del aumento de temperatura, disminuyó la densidad del producto y, por lo tanto, la misma masa ocupa ahora un volumen mayor.

Para evitar estos problemas, es conveniente expresar las unidades de flujo volumétrico como la cantidad de metros cúbicos (u otra unidad) que leeríamos si latemperatura fuese igual a una previamente fijada como referencia. Entonces hablaremos de metros cúbicos standard (sm3) por unidad de tiempo.

Si no usamos esta compensación por temperatura, entonces mediremos en metros cúbicos actuales (am3) por unidad de tiempo. Volviendo al ejemplo anterior, las lecturas se tomaron en am3/d; si las hubiésemos leído en sm3/d, como es lo usual, ambas lecturasserían las mismas.
En el caso de los gases, su densidad cambia no sólo con la temperatura, sino que también con la presión, lo que obliga a fijar, además, una presión de referencia para obtener lecturas standard.
Para la medición de flujo de líquidos, la temperatura de referencia más usada es 60 °F. Para el caso de los gases, hay más de un standard; pero los más usados son:
[pic]El uso de unidades de volumen standard permite trabajar las lecturas de flujo, bajo una misma referencia, pero hay algunos casos en que igual se presta a confusiones. Por ejemplo, tomemos el caso de una fraccionadora con una carga de 140 sm3/d y dos salidas: la de fondo, que indica 128 sm3/d y la de tope, con 40 sm3/d. Si sumamos las salidas, obtendremos que sale más producto que lo que entra(168 contra 140). Algo anda mal, pero no son los instrumentos. Lo que ocurre aquí es que los tres productos son distintos, y por lo tanto, tienen distintas densidades a una misma temperatura. Si midiéramos en flujo másico, entonces la suma de las lecturas de salida serían igual a la carga. Para demostrarlo, supongamos que la SG de la carga es 0.85, la del producto de fondo es 0.75 y la del tope,0.575. Transformamos el flujo volumétrico en flujo de masa:

Carga : 140 850 = 119000 kg/d
Fondo : 128 750 = 96000 kg/d
Tope : 40 575 = 23000 kg/d

Se ve que la suma de las salidas equivale a la carga cuando expresamos todos los caudales en términos de flujo másico.

En la medición de flujo, así como con todas las mediciones de proceso, la gran diferencia en...