LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I

Transcripción

1 UNIVERSIDAD DEL ZULIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BÁSICA LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I PRÁCTICA 4. MEDIDORES DE FLUJO PARA FLUIDOS INCOMPRESIBLES Profa. Marianela Fernández Guerrero Maracaibo, Febrero de 2015

2 OBJETIVO GENERAL Calibrar los medidores de flujo tipo venturi, placa orificio y rotámetro utilizando fluidos incompresibles

3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Calibrar los medidores venturi, orificio (caudal vs caída de presión). Calcular el coeficiente del orificio y del venturi.

4 MEDIDORES DE FLUJO Instrumentos que se utilizan para cuantificar y controlar el flujo de fluidos dentro de ductos o tuberías. Calibración Se basa en el establecimiento de flujo estacionario a través del medidor de flujo a ser calibrado y la medición del volumen o masa del fluido que pasa a través de él en un intervalo de tiempo medido con precisión.

5 TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO De área constante y caída de presión variable (M. de Obstrucción): Su principio es la colocación de una restricción de flujo de área fija de algún tipo en el tubo o ducto que transporta el fluido esta restricción de flujo provoca una caída de presión que varia con el caudal; así pues, la medición de la caída de presión por medio de un detector diferencial de presión adecuado permite medir el caudal. Placa orificio, tobera de flujo, tubo venturi, tubo de flujo Dall

6 TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO Placa orificio Consiste en una placa simple, con un orificio perforado, insertada en una tubería que produce una reducción en la sección de flujo que ocasiona una caída de presión, a consecuencia del aumento de velocidad. Cuando dicha placa se coloca en forma concéntrica dentro de una tubería, esta provoca que el flujo se contraiga de repente conforme se aproxima al orificio y después se expande de repente al diámetro total de la tubería. La corriente que fluye a través del orificio forma una vena contracta y la rápida velocidad del flujo resulta en una disminución de presión hacia abajo desde el orificio.

7 TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO Placa Orificio Q 2 Do Co 2 P Do Di 0,15-0,75 L 0,2-0,7 G Presión Estática

8 TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO Causa la mayor pérdida de presión Es de bajo costo y fácil instalación Para Nre > es aceptable Co: 0.61 Exactitud: 2-3 % Flujo real Mantenimiento: Fácil y de bajo costo Costos: Sólo la placa 100 $ a 300 $ Con medidor y bridas 1500 $ a 2500 $ Requerimientos: Placa Orificio Espesor aprox. 1/8. Se utiliza en régimen turbulento Re>20000 La relación Qmax/Qmin < 3

9 TIPOS DE PLACA ORIFICIO La concéntrica se utiliza para líquidos limpios de baja viscosidad, para gases y vapor a baja velocidad. La excéntrica para los gases donde los cambios de presión implican condensación, cuando los fluidos contienen un alto porcentaje de gases disueltos o fluidos con sólidos suspendidos. La segmentada se utiliza para fluidos que poseen gran cantidad de sólidos suspendidos.

10 TIPOS DE BORDES Cuarto de Circulo Cónicos Cantos vivos

11 TIPOS DE BORDES.

12 TIPOS DE TOMAS DE PRESIÓN Tomas de Brida: Las tomas están sobre las bridas y se ubican a 1 in. corriente arriba y a 1 in. corriente abajo con relación a la placa, se usa para D > 2 in Tomas de Tubería: Los orificios estáticos se localizan a 2½ diámetros de tubería corriente arriba y a 8 diámetros de tubería corriente abajo con relación a la placa. Requiere gran cantidad de tramos rectos de tubería.

13 TIPOS DE TOMAS DE PRESIÓN Tomas de Radio: Los orificios estáticos se localizan a un diámetro de tubería corriente arriba y a ½ diámetro de tubería corriente abajo con relación a la placa. Tomas de Vena Contracta: El orifico estático corriente arriba queda a 1 D diámetro de tubería desde la placa. La toma corriente abajo se localiza en la posición de presión mínima a D/2. El punto de ubicación de la vena contracta varia con la relación de diámetros d/d.

14 INSTALACIÓN DE MEDIDORES La instalación correcta de todos los medidores de flujo diferenciales, requiere de la existencia de tramos rectos de tubería aguas arriba y aguas abajo del medidor con el fin de garantizar un perfil uniforme de velocidad antes de la restricción

15 COEFICIENTES DE FLUJO Para Orificios Concéntricos

16 TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO Tubo Venturi El Tubo de Venturi es un dispositivo que origina una pérdida de presión al pasar por él un fluido. En esencia, consta de una tubería corta recta, o garganta, entre dos tramos cónicos. La presión varía en la proximidad de la sección estrecha; así, al colocar un manómetro o instrumento registrador en la garganta se puede medir la caída de presión y calcular el caudal instantáneo.

17 TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO

18 TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO Tubo Venturi Características generales Medida de flujo exacta, económica y eficaz con un mínimo de pérdida de presión. Baja susceptibilidad a la corrosión y erosión Fácil instalación pero gran tamaño Pueden instalarse en tramos de tubería horizontales o verticales. Cv entre y Exactitud: 0.75 % del Flujo real Mantenimiento: En algunos casos requiere inspección y limpieza. Costos: Altos costos de Adquisición: 6500 $ a 9000$ Bajos costos de instalación La relación Qmax/Qmin es 60 % mayor que la del P.O

19 TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO Tubo Venturi Q 2 Dv Cv 2 P Dv Di

20 TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO De área variable y caída de presión constante: Rotámetro Consiste en un tubo vertical con cavidad ahusada en la cual un flotador adquiere una posición vertical que corresponde a cada caudal a través del tubo. Para un caudal dado, el flotador permanece estacionario puesto que las fuerzas verticales de presión diferencial, gravedad, viscosidad y flotación se equilibran. Este equilibrio se automantiene puesto que el área de flujo del medidor (área anular entre el flotador y el tubo) varía continuamente con el desplazamiento vertical.

21 TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO Rotámetro

22 TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO Rotámetro

23 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Placa Orificio Rotámetro Tubo Venturi

24 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Placa Orificio Tubo Venturi Rotámetro

25 HOJA DE TOMA DE DATOS Experiencia 1. Calibración del Tubo Venturi y Placa Orificio Tiempo (min) Volumen(L) # Vuelta Venturi Orificio h1 h2 h3 h4 Experiencia 2. Calibración del Rotámetro Tiempo (min) Volumen(L) % Rotámetro

26 SEGURIDAD nsideraciones de Seguridad Obligatorias Bata de Laboratorio Cabello recogido Zapatos cerrados Ropa cómoda