Medidores ultrasonicos

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LÓPEZ MATEOS”

INFORME TÉCNICO
PROGRAMA DE COMPUTO PARA DIMENSIONALIZAR
MEDIDORES DE FLUJO POR PRESIÓN DIFERENCIAL EN
LÍQUIDOS






MÉXICO, D.F., JUNIO 2008

Agradecimientos
Este trabajo está dedicado a todos aquellos que, de una u
otra forma me apoyaron para querealizar el sueño de
terminar mi carrera.
A mi padre, que me enseñó incontables cosas de la vida
como a nunca rendirme y a valorar todo lo verdaderamente
importante.
A mi madre, porque siempre me animó a seguir adelante, por
su fortaleza ante la vida y porque es mi motor principal para
seguir adelante.
A mi familia, que son mi razón para luchar y porque saben
que cuentan conmigo.
A misasesores, porque no solo me dieron todo su apoyo y
sabiduría, sino también me dieron su amistad, gracias a ellos
puedo concluir esta etapa.
Finalmente agradezco al Instituto Politécnico Nacional y a la
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, porque
fueron mi cuna, por las experiencias que viví en sus aulas y
porque me prepararon para lograr el éxito.

CONTENIDO
Relación defiguras

i

Relación de tablas

iv

Nomenclatura y simbología

v

Resumen

ix

Introducción

x

CAPÍTULO 1 FUNDAMENTOS DE MEDICIÓN DE FLUJO

1

1.1 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

2

1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4

Densidad
Viscosidad
Presión
Presión de vapor

1.2 ECUACIONES FUNDAMENTALES DE LA DINÁMICA DE FLUIDOS
1.2.1
1.2.2

Ecuación de continuidad
Ecuación deBernoulli

2
4
5
7
8
8
9

1.3 FLUJO EN TUBERÍAS

10

1.4 CONCEPTOS METROLÓGICOS

13

1.5 CALIBRACIÓN DE FLUJO

14

1.5.1
1.5.2

Calibración de flujo volumétrico
Calibración de flujo másico

15
17

CAPÍTULO 2 MEDIDORES DE FLUJO

19

2.1

CLASIFICACION GENERAL DE LOS MEDIDORES DE FLUJO

20

2.2

MEDIDORES DE FLUJO VOLUMÉTRICO

21

2.2.1
2.2.2
2.2.3Medidor tipo turbina
Medidor magnético
Medidor de área variable

21
23
25

2.3

MEDIDOR DE FLUJO MASICO TIPO CORIOLIS

27

2.4

MEDIDORES DE FLUJO POR PRESION DIFERENCIAL

29

2.4.1
2.4.2
2.4.3
2.4.4
2.5

INSTALACIÓN
DIFERENCIAL
2.5.1
2.5.2
2.5.3
2.5.4
2.5.5

2.6

Principio de funcionamiento
Placa de orificio
Tobera
Tubo venturi
DE

LOS

MEDIDORES

29
3235
38
POR

PRESIÓN

Requisitos generales
Tomas de presión de la placa de orificio
Tomas de presión de la tobera
Tomas de presión del tubo venturi
Enderezadores de flujo

SELECCIÓN DE MEDIDORES DE FLUJO

41

41
43
43
43
44
45

CAPÍTULO 3 PROGRAMA PARA DIMENSIONALIZAR MEDIDORES DE
FLUJO POR PRESIÓN DIFERENCIAL

48

3.1 VARIABLES DE ENTRADA PARA EL ALGORITMO

49

3.2METODOLOGÍA PARA CALCULAR LOS ELEMENTOS PRIMARIOS DE
FLUJO POR PRESION DIFERENCIAL

50

3.3 DESARROLLO DEL PROGRAMA DE CÓMPUTO

56

3.4 DESCRIPCION DEL PROGRAMA DE CÓMPUTO

62

CAPÍTULO 4 CÁLCULO DE LOS MEDIDORES DE FLUJO POR PRESIÓN
DIFERENCIAL Y PROPUESTA DE UNA INSTALACIÓN EXPERIMENTAL

68

4.1 EJEMPLOS DE CÁLCULO PARA EL PROGRAMA DE CÓMPUTO LIQ
FLOW DP 2007

69

4.2OBTENCIÓN DE LA CURVA P-Q DE LA BOMBA

72

4.3 CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS PRIMARIOS POR PRESIÓN
DIFERENCIAL PARA LA INSTALACIÓN

76

4.4

79

ESTRUCTURA DE LA INSTALACIÓN PROPUESTA
4.4.1 Tanque de alimentación
4.4.2 Tanque de calibración
4.4.3 Instalación de los medidores de flujo de área variable, tipo
turbina, magnético y coriolis
4.4.4 Instalación de los medidores de flujo porpresión diferencial

79
80
81
81

Conclusiones

84

Referencias

85

Relación de figuras
Figura

Pag.

Figura 1.1 Densidad del agua en función de la temperatura para un
intervalo de 0 ºC a 40 ºC.

3

Figura 1.2 Variación de la viscosidad dinámica del agua en función de la
temperatura para un intervalo de 0 ºC a 100 ºC.

5

Figura 1.3 Relación entre las definiciones de...