CAUDAL
Páginas: 48 (11821 palabras)
Publicado: 19 de octubre de 2015
CAUDAL
En la mayor parte de las operaciones realizadas en los procesos industriales y en las efectuadas en laboratorio y en plantas piloto es muy importante la medición de los caudales de líquidos o de gases. Existen varios métodos para medir el caudal según sea el tipo de caudal volumétrico o másico deseado. Entre los transductores más importantes figuran los siguientes:4.1 MEDIDORES VOLUMÉTRICOS
Los medidores volumétricos determinan el caudal en volumen del fluido, bien sea directamente (desplazamiento), bien indirectamente por deducción (presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida, torbellino). Hay que señalar que la medida del caudal volumétrico en la industria se efectúa principalmente conelementos que dan lugar a una presión diferencial al paso del fluido. Entre estos elementos se encuentran la placa-orificio o diafragma, la tobera y el tubo Venturi.
4.1.1 INSTRUMENTOS DE PRESIÓN DIFERENCIAL
4.1.1.1 FORMULA GENERAL
La fórmula de caudal obtenida con los elementos de presión diferencial se basa en la aplicación del teorema de Bernoulli (Altura cinética +altura de presión +altura potencial = cte.) a una tubería horizontal pueden verse los valores de las presiones a lo largo de la tubería en una placa orificio o diafragma.
Si Pa, Pe y Va, Ve son las presiones absolutas y velocidades en la zona anterior a la placa donde el fluido llena todo el conducto y en la vena contraída respectivamente, y Sa, Sc son las secciones correspondientes, resulta:
Siendo Po ladensidad (masa por unidad de volumen) del fluido, habiendo supuesto que Po no varía en toda la longitud estudiada de la vena.
De aquí se obtiene:
En el caso de un fluido compresible, su densidad varía en toda la sección de la vena ya que cambia la presión, la temperatura y el peso específico. La expresión final que se obtiene es parecida a la de los fluidos incompresibles introduciendo uncoeficiente experimental de expansión E para tener en cuenta la expansión ocurrida durante la aceleración del flujo. No depende del número de Reynolds y es función de la relación de presiones, de la relación de calores específicos para los fluidos compresibles y de la relación de secciones del elemento y la tubería. La expresión final es:
Expresada en las mismas unidades que la ecuacióncorrespondiente a los fluidos incompresibles. O bien en caudal masa:
En el caso de que la densidad se calcule a partir de la densidad en condiciones normales, la fórmula anterior para fluidos compresibles es aplicable a los gases que sigan la ley de los gases perfectos. De aquí que la densidad del gas se aparte de la teórica dependiendo de la temperatura y de la presión críticas. Las desviacionesestán representadas por el coeficiente de compresibilidad Z que es la relación entre la densidad considerando el gas perfecto y la densidad real. Otra forma de determinar el factor de compresibilidad es emplear la ecuación de estado reducida de los gases. En esta ecuación se usan las magnitudes reducidas de la presión y la temperatura (Pr y Tr), es decir, los cocientes entre la magnitud encuestión y la correspondiente magnitud crítica. De este modo:
Y la ecuación reducida es:
La determinación de Z se logra empleando las curvas; conjuntamente con la tabla 4.1, que da las constantes críticas de algunos gases. Cuando el gas transporta vapor de agua sin contener partículas de agua, deja de ser puro y se considera húmedo. La densidad del gas húmedo se desvía del correspondiente al gasseco de acuerdo con la fórmula siguiente:
La adición de vapor de agua a una cantidad determinada de gas seco, influye en el caudal correspondiente a una presión diferencial dada de dos modos distintos: por un lado la densidad del gas húmedo cambia con relación a la del gas seco y por otro el gas medido es sólo una parte de la mezcla que pasa a través...
En la mayor parte de las operaciones realizadas en los procesos industriales y en las efectuadas en laboratorio y en plantas piloto es muy importante la medición de los caudales de líquidos o de gases. Existen varios métodos para medir el caudal según sea el tipo de caudal volumétrico o másico deseado. Entre los transductores más importantes figuran los siguientes:4.1 MEDIDORES VOLUMÉTRICOS
Los medidores volumétricos determinan el caudal en volumen del fluido, bien sea directamente (desplazamiento), bien indirectamente por deducción (presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida, torbellino). Hay que señalar que la medida del caudal volumétrico en la industria se efectúa principalmente conelementos que dan lugar a una presión diferencial al paso del fluido. Entre estos elementos se encuentran la placa-orificio o diafragma, la tobera y el tubo Venturi.
4.1.1 INSTRUMENTOS DE PRESIÓN DIFERENCIAL
4.1.1.1 FORMULA GENERAL
La fórmula de caudal obtenida con los elementos de presión diferencial se basa en la aplicación del teorema de Bernoulli (Altura cinética +altura de presión +altura potencial = cte.) a una tubería horizontal pueden verse los valores de las presiones a lo largo de la tubería en una placa orificio o diafragma.
Si Pa, Pe y Va, Ve son las presiones absolutas y velocidades en la zona anterior a la placa donde el fluido llena todo el conducto y en la vena contraída respectivamente, y Sa, Sc son las secciones correspondientes, resulta:
Siendo Po ladensidad (masa por unidad de volumen) del fluido, habiendo supuesto que Po no varía en toda la longitud estudiada de la vena.
De aquí se obtiene:
En el caso de un fluido compresible, su densidad varía en toda la sección de la vena ya que cambia la presión, la temperatura y el peso específico. La expresión final que se obtiene es parecida a la de los fluidos incompresibles introduciendo uncoeficiente experimental de expansión E para tener en cuenta la expansión ocurrida durante la aceleración del flujo. No depende del número de Reynolds y es función de la relación de presiones, de la relación de calores específicos para los fluidos compresibles y de la relación de secciones del elemento y la tubería. La expresión final es:
Expresada en las mismas unidades que la ecuacióncorrespondiente a los fluidos incompresibles. O bien en caudal masa:
En el caso de que la densidad se calcule a partir de la densidad en condiciones normales, la fórmula anterior para fluidos compresibles es aplicable a los gases que sigan la ley de los gases perfectos. De aquí que la densidad del gas se aparte de la teórica dependiendo de la temperatura y de la presión críticas. Las desviacionesestán representadas por el coeficiente de compresibilidad Z que es la relación entre la densidad considerando el gas perfecto y la densidad real. Otra forma de determinar el factor de compresibilidad es emplear la ecuación de estado reducida de los gases. En esta ecuación se usan las magnitudes reducidas de la presión y la temperatura (Pr y Tr), es decir, los cocientes entre la magnitud encuestión y la correspondiente magnitud crítica. De este modo:
Y la ecuación reducida es:
La determinación de Z se logra empleando las curvas; conjuntamente con la tabla 4.1, que da las constantes críticas de algunos gases. Cuando el gas transporta vapor de agua sin contener partículas de agua, deja de ser puro y se considera húmedo. La densidad del gas húmedo se desvía del correspondiente al gasseco de acuerdo con la fórmula siguiente:
La adición de vapor de agua a una cantidad determinada de gas seco, influye en el caudal correspondiente a una presión diferencial dada de dos modos distintos: por un lado la densidad del gas húmedo cambia con relación a la del gas seco y por otro el gas medido es sólo una parte de la mezcla que pasa a través...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.