Instrumentacion

MEDICIÓN DEL FLUJO El objetivo primario de los sistemas industriales de control es equilibrar el flujo de materiales y energía que intervienen en un proceso. El flujo es la variable más común del proceso. Las dos funciones más importantes de la instrumentación son la medición y el control exactos. La tabla 1-5 presenta una lista de algunos de los métodos de medición más comunes y suscaracterísticas. Dispositivos de carga Éstos son los dispositivos de medición más comunes y dependen básicamente de la constricción de flujo del fluido, lo cual provoca una caída de presión que puede medirse por medio de un instrumento de presión diferencial. Placas de orificio. La figura 1-29 indica el perfil de presión para una placa de orificio. La vena contracta es el punto donde el flujo descendente tienela máxima velocidad y el área mínima de sección transversal. La figura 1-30 señala esta ubicación en relación con la razón de diámetro entre la abertura del orificio y el diámetro interior de la tubería. La figura 1-31 muestra los diversos tipos de placas de orificio. La ubicación de la placa de orificio depende del tipo de derivaciones que se usen para medir la presión diferencial. Se necesitacierta sección de tubo recto tanto en el flujo ascendente como el descendente. La figura 1-32 muestra un ejemplo de las dimensiones necesarias cuando se

FIGURA 1-29 Perfil de presión que emplea una placa de orificio. Empleen aletas enderezadas, las cuales son dispositivos para eliminar los remolinos, as corrientes cruzadas y las corrientes parásitas provocadas por los rellenos de los tubos y lasválvulas en el recorrido ascendente. En la figura 1-33 pueden apreciarse otros tipos de elementos primarios utilizados.

FIGURA 1-30 Ubicación de la vena contracta.

RD = ρ

VD

µ

Donde ρ = densidad V = velocidad D = diámetro interior del tubo (I.D.) µ = viscosidad A medida que el número de Reynolds aumenta, el perfil de la velocidad del flujo que cruza el diámetro interior del tubose aplana. Si el coeficiente del flujo Ka se define como un factor que, multiplicando por el fenómeno medido, da por resultado el flujo necesario, entonces el trazo de Ka vs RD para los medidores de tipo carga es el que aparece en la figura 1-37. Rebosaderos y canalones. Las mediciones de canales abiertos son importantes, en particular, en los campos de tratamiento de desechos y de aguas. La cargapresión Ha se logra al colocar un rebosadero en la trayectoria de flujo, tal como se muestra en la figura 1-38. Para que la medición del flujo sea exacta, es necesario airear por debajo de la vertiente. A continuación se proporcionan las fórmulas de los diferentes tipos de rebosaderos. Para el rebosadero con forma de V (Fig.1-39 a).

FIGURA 1-37 Curvas características del coeficiente de flujo.FIGURA 1-38 Aireación bajo la vertiente del rebosadero.

Flujo = Qcfs = 2.48 tan (θ/2)H5/2 Rebosadero rectangular (Fig. 1-39b)

ft3 /S

Qcfs = 3.33 H3/2 Rebosadero de Cipolletti (Fig. 1-39b), Qcfs = 3.367 LH3/2

La figura 1-39 señala a L, H y D como la dimensiones más usuales para los rebosaderos citados. Los canalones son dispositivos que miden las pérdidas de carga bajas en el puntoen que la restricción que se forma en el canal cambia la carga estática por una carga de velocidad. La figura 1-40 ilustra el canalón de Parshall. Los tres métodos básicos para medir la carga en un rebosadero o canalón son: el dispositivo de cable y flotador, el de flotador en canalón y el de tubo de burbujas.

FIGURA 1-39 Rebosaderos: (a) de muesca en V; (b) rectangular y de Cipolletti.FIGURA 1-40 (a) Diagrama y (b) dimensiones del canalón de Parshall. Medidores de rotación. Hasta ahora, se han mencionado de manera particular los medidores que tienen carga diferencial variable y un área de restricción constante. Sin embargo los medidores de rotación son dispositivos que emplean un diferencial constante y un área de restricción variable. Estos instrumentos suelen utilizarse para...