Medidores De Flujo

PRÁCTICA 4-Flujo de Fluidos

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MEDIDORES DE FLUJO
OBJETIVOS Mostrar a los alumnos la operación de los medidores de Orificio, Venturi. Analizar la variación del coeficiente de descarga del orificio con el número de Reynolds. INTRODUCCIÓN En la actualidad la medición del flujo es la variable más importante en la operación de una planta, sin esta medida el balance de materia, elcontrol de calidad y la operación misma de un proceso continuo serían casi imposibles de realizar. Existen muchos métodos confiables para la medición de flujo, uno de los más comunes es el que se basa en la medición de las caídas de presión causadas por la inserción, en la línea de flujo, de algún mecanismo que reduce la sección; al pasar el fluido a través de la reducción aumenta su velocidad y suenergía cinética; las placas de orificio y el Venturi estudiados en esta práctica pertenecen a esta clase. FUNDAMENTOS TEORICOS Medidores de orificio Son dispositivos que consisten en una reducción en la sección de flujo de una tubería, de modo que se produzca una caída de presión, a consecuencia del aumento de velocidad.

Haciendo un balance de energía entre el orificio (punto 1) y la secciónposterior al orificio (punto 2), despreciando las pérdidas por fricción tenemos:

.....(1)

Para un fluido incomprensible y de la ecuación de continuidad:

.................................(2)

Sustituyendo 2 en 1:

.......(3)

Despejando v1 y sabiendo que D = Dorificio
1

........(4)

En caso de que se consideren las pérdidas de fricción, es necesario agregar el coeficiente deorificio Co, teniendo lo siguiente:

....(5)

Siendo v1: velocidad en el orificio. Si se requiere conocer el Caudal:

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Co: Coeficiente de orificio o coeficiente de descarga para el caudal. Este coeficiente varía entre 0.6 y 0.62 para orificios concéntricos de bordes afilados ysi el Número de Reynolds es mayor de 20 000 y si la toma posterior está en la vena contracta. D0: Diámetro de orificio. D2: Diámetro de la tubería.

Usualmente el diámetro del orificio está entre 50 y 76% del diámetro de la tubería. La toma corriente arriba debe quedar a una distancia correspondiente a un diámetro de la tubería de la cara del orificio y la de corriente abajo a una distancia de0.5 del mismo diámetro, D2. En los medidores instalados la manera más simple de obtener la caída de presión consiste en el empleo de un manómetro diferencial en “U”. La pérdida de carga o pérdidas permanentes por fricción se obtienen por: ...(7)

Para gases la ecuación debe modificarse mediante un factor empírico que, para el caso de comportamiento ideal es:

....(8)

Siendo K la relación delas capacidades caloríficas a presión y volumen constantes.

....(9)

Por lo tanto:

....(10)

Las ecuaciones anteriores se aplican cuando las tomas de presión están situadas en las bridas, 1 diámetro de la tubería antes de la placa y 0.5 diámetro después, si la toma posterior está situada después de la vena contracta se utiliza un factor K que es función de la relación β para Reynoldsmayores de 20 000.

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Donde:

....(11)

Tubo Venturi Este medidor fue inventado por Clemens Herschel en 1881 y lleva el nombre de Venturi por el científico italiano que fue el primero en experimentar en tubos divergentes. Este medidor es el más exacto teniendo una mínima pérdida depresión perma-nente y permitiendo el paso de 1.6 veces más el flujo que la placa de orificio. El aparato está formado por tres secciones principales, una convergente con ángulo menor a 7° una sección intermed ia que constituye la garganta , o estrechamiento y una divergente.

La ecuación para obtener la velocidad se deduce de manera similar a la de un medidor de orificio.

...(12)

v1: velocidad...