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presentación de medición y control de procesos unitarios
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TRANSMISORESDE FLUJO
INTEGRANTES
Rangel Miranda Sandra Erika
Rincn Reyna Jocelyn Fernanda
Rincn Reyna Priscila Gabriela
Robreo Gonzlez Miguel ngel
Trejo Jacobo Ana Karen
GRUPO: 8IV1
PROFESORA: I.S.A Brbara Lizbeth Rouan Garca
INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL Escuela Nacional de Ciencias Biolgicas
MEDICIN Y CONTROL DE PROCESOS
INTRODUCCIN
FLUJO VOLUMTRICO
Unidades: m3/s, ft3/s
Q = AV
Donde:
Q : Tasa de flujo
V : Velocidad del fluido
A : rea transversal de la tubera
FLUJO MSICO
El Gasto msico, Flujo msico,
Caudal msico, en fsica e Ingeniera,
es la magnitud que expresa la
variacin de la masa en el tiempo a
travs de una rea especifica.
Unidades: kg/s, lb/s.
m = VS
Donde:
m = Gasto msico
= Densidad del fluido
V = Velocidad del fluido
S = rea del tubo corriente
En caso de caudales de entrada y salida, se considera la
suma de estos. En un sistema en estado estacionario se
puede decir que la variacin de masa ha de ser cero.
EN QU RADICA SU IMPORTANCIA ?
Es una de las variables ms medidas en
los procesos industriales debido a sus
campos de aplicacin:
Totalizacin, visualizacin, registro
Monitorizacin, control
Dosificacin y llenado
Medidas de concentracin en fluidos
bifsicos
Medidas de viscosidad en lnea
Monitorizacin del estado de los
equipos y Verificacin
Industria qumica
Industria farmacutica
Industria del petrleo y
gas
Industria de
alimentos y bebidas
Gestin del agua
Llenado y dosificacin
Industria minera
Medidores de Caudal
Medicin de caudales de lquidos y gases
Volumtricos- Caudal en volumen del fluido (general)
Msicos- Caudal de masa (exactitud)
ME
DID
OR
VO
LU
ME
TR
ICO
PRESIN DIFERENCIAL
REA VARIABLE
VELOCIDAD
FUERZA
TENSION INDUCIDA
SISTEMA ELEMENTO TRANSMISOR
-Placa u orificio -Tobera-Tubo venturi-Tubo pitot-Tubo Annubar
Equilibrio de fuerzas
-RotmetroEquilibrio de movimientos-potencimetro-punto de impedancias
-Vertedero con flotador en canales abiertos-Turbina-Sondas ultrasnicas
-placa de impacto
-Medidor magntico
PotencimetroPiezoelctrico
Equilibrio de fuerzasGalgas Extensomtrico
Convertido extensiomtrico
ME
DID
OR
VO
LU
ME
TR
ICO DEZPLAZAMIENTO
POSITIVO
TORBELLINO
OSCILANTE
SISTEMA ELEMENTO TRANSMISOR
-Disco giratorio-Pistn oscilante-Pistn alternativo-Medidor rotativo
Generador TacomtricoTransductor de impulsos
-Medidor de frecuencia o CondensadorUltrasnicos
-Vlvula oscilante
Transductor de Resistencias
Transductor de impulsos
ME
DID
OR
DE
CA
UD
AL M
AS
A
COMPENSACIN DE PRESIN Y TEMPERATURA EN MEDIDORES VOLUMETRICOS
TERMICO
MOMENTO
SISTEMA ELEMENTO TRANSMISOR
Diferencia de temperaturas en dos sondas de resistencia:-Medidor axial-Medidor axial de doble turbina-Tubo de vibracin
Puente de Wheatstone
FUERZA DE CORIOLIS
PRESIN DIFERENCIAL
MEDIDORES VOLUMTRICOS
Los medidores volumtricos determinan el caudal en volumen de
fluido, bien sea directamente (desplazamiento), bien indirectamente
por deduccin o inferencia (presin diferencial, rea variable,
velocidad, fuerza, tensin inducida, torbellino).
Sistema Presin diferencial
ELEMENTO
Placa- orificio
Tobera
Tubo Venturi
Tubo Pitot
Tubo Annubar
Conectados a
un tubo U o a
elemento de
fuelle o
diafragma
TRANSMISOR
Equilibrio de
fuerzas
Silicio fundido
Los elementos de presin diferencial se basan en la diferencia de presiones
provocada por un estrechamiento en la tubera por donde circula el fluido
(lquido, gas o vapor).
Su valor es mayor que la prdida de carga real que debe compensar el
sistema de bombeo del fluido.
TEOREMA DE BERNOULLI
Porcentaje de presin
diferencial absorbida,
pudiendo apreciarse que
el orden de prdida de
carga de mayor a menor
es placa-ori
cio/tobera/tubo Venturi.
PLACA ORIFICIO O
DIAFRAGMA
Consiste en una placa perforada instalada en la tubera. Dos
tomas, conectadas en la parte anterior y posterior de la placa,
captan esta presin diferencial proporcional al cuadrado del caudal.
Tipos de placas perforadas
Miden caudales de fluidos que contengan una cantidad
pequea de slidos y de gases. La exactitud obtenida con
la placa es del orden de 1% a 2 %.
TOBERA
Consiste en una placa perforada instalada en la tubera. Dos
tomas, conectadas en la parte anterior y posterior de la placa,
captan esta presin diferencial proporcional al cuadrado del caudal.
La tobera permite caudales del 60% superiores a los de la placa.
Su prdida de carga es del 30% al 80% de la presin diferencial.
Puede emplearse para fluidos que arrastren slidos en pequea
can dad, si bien, si estos slidos son abrasivos, pueden afectar a
la precisin del elemento.
El coste de la tobera es de 8 a 16 veces el de un diafragma y su
exactitud es del orden de 0,95% a 1,5%.
TUBO DE PITOT
El tubo Pitot fue ideado por Henri de Pitot (1695-1771) y
mide la diferencia entre la presin total y la presin
esttica, o sea, la presin dinmica, la cual es
proporcional al cuadrado de la velocidad. La ecuacin
correspondiente es:
TUBO ANNUBAR
El tubo Annubar ( gura 4.17) es una innovacin del tubo Pitot y
consta de dos tubos, el de presin total y el de presin esttica.
El tubo que mide la presin total est situado a lo largo de un
dimetro transversal de la tubera y consta de varios orificios de
posicin crtica, determinada por computador, que cubren cada
uno la presin total en un anillo de rea transversal de la
tubera.
Estos anillos tienen reas iguales.
TRANSMISORES
Pueden ser transmisores neumticos de equilibrio de fuerzas, un transductor electrnico de
equilibrio de fuerzas o bien un transductor digital piezoresistivo o capacitivo
Las capacidades multivariables permiten la compensacin
del flujo a diferente escala (Tipos de medicin 1-7)
-20, inalmbricos y
FOUNDATION fieldbus
Ultra for Flow para una mejor ejecucin a travs de rangos
ms amplios de caudal
Medicin de temperatura integral (Cdigo de opcin T)
Configuraciones de montaje directo o remoto disponibles
Caudalmetros de presin diferencial (DP) Rosemount 3051SF
El medidor 3051S se integra con los elementos primarios lderes
en la industria de Rosemount para crear un conjunto de
caudalmetro completo
Se reducen los costos instalados al reemplazar 10 piezas
utilizadas tradicionalmente para una instalacin de medicin de
caudal por presin diferencial con un caudalmetro
Se reducen los requisitos de tubera recta, la prdida
permanente de presin es menor y se logra una medicin
precisa en lneas pequeas.
Medidor de caudal completamente
integrado
Rosemount3051SFP con tipos de medicin 1 a 4
3051SFC_C de Rosemountcon tipo de medicin D
Precisinmsico, relacin de reduccin 14:1
0,85 % del caudal, relacin de reduccin de caudal 8:1;
relacin de reduccin 14:1 0,85% del caudal
volumtrico, relacin de reduccin 8:1
Repetibilidad 0,1% 0,1%
Salida
-20 mA basada en la comunicacin HART
Wireless
-20 mA basada en la comunicacin HART
Estabilidad a largo plazo
Estabilidad hasta 15 aos Estabilidad hasta 15 aos
Garanta Hasta 15 aos de garanta limitada Hasta 15 aos de garanta limitada
Diagnsticosproceso configurables por el usuarioTemperatura del sensor como salida
Conjunto de diagnstico avanzado HART
Tamaos de tubera50 mm (2 pulgadas) , 80 mm (3 pulgadas), 100 mm (4 pulgadas), 150 mm (6 pulgadas), 200 mm (8 pulgadas), 300 mm (12 pulgadas)
50 mm (2 pulgadas) , 80 mm (3 pulgadas), 100 mm (4 pulgadas), 150 mm (6 pulgadas), 200 mm (8 pulgadas), 300 mm (12 pulgadas)
Medicin de presin diferencial SITRANS F O
Los estranguladores son caudalmetrosmecnicos normalizados se utilizan para la medicin de caudal de masa o volumtrico.Los estranguladores SITRANS F O son indicados para gases, vapores y lquidos agresivos o no agresivos. Su temperatura de empleo autorizada est entre -60 y 570 C. La presin efectiva generada (presin diferencial) se detecta con un transmisor de presin diferencial SITRANS P delta P y se transforma en una seal de caudal proporcional.
Dimetros nominales De DN 10 a DN 1000De a 40 pulgadas
Temperatura del medio
De -60 a 570 CDe -76 a 1058 F
Presin de servicio Mx. 315 barMx. 4570 psi
Conexiones al proceso Rosca G y -14 NPT Anillo de corte Soldadura
Material del diafragma 1.7335, 1.4404, 1.4571, 1.4576 y otros materiales por encargo
Error de caracterstica
Estabilidad a largo plazo
Rango de medida De 0 - 1 mbar a 0 -700 bar
Dimetros nominales de DN25 (1 ")
a DN600 (24")
Temperaturas Medio: -200 a +
1,000 C (-328 a + 1,832 F)
Presin hasta 420bar (6300psi)
Cumple con PED 97/23 / CE
DV61S
Dimetros de tubera desde DN100 (4 ")
a DN1200 (48")
Temperaturas Media: -200 a + 1,000 C
(-328 a + 1,832 F)
Presin hasta 420bar (6,300psi)
Cumple con PED 97/23 / CE
DP61D
Los dimetros nominales de 300 a 4.000 mm (12 a 157 ")
Temperaturas Medio: -200 a + 1.000 C (-328 a + 1.832
F)
Presin hasta 420bar (6,300psi)
Cumple con PED 97/23 / CE
Conexiones a proceso: HilosTemperatura de proceso: -40 a 85 C (-40 a 185 F)Rangos de medicin: 0.5mbar a 40 bar (0,0072 a 600psi)Precisin: 0,1%, "Platinum" 0,075% (opcional)Los certificados internacionales de proteccin contra explosiones, SIL, EN10204-3.1
Conexiones a proceso: HilosTemperatura de proceso: -40 a + 120 C (-40 a + 248 F)Rangos de medicin: 0.25mbar a 40 bar (0,0036 a 600psi)Precisin: 0,05%, "Platinum" 0,025% (opcional)
REA VARIABLE
ROTMETROS
Medidor de Caudal Volumtrico
SISTEMA ELEMENTO TRANSMISOR
REA VARIABLE Rotmetro Equilibrio de movimientos-Potencimetro-Punto de impedancias
rea variableSe caracterizan por el cambio de rea que se produce entre el elemento primarioen movimiento y el cuerpo del medidor
Pueden asimilarse a una placa-orificio cuyo dimetro interior fuera variabledependiendo del caudal y de la fuerza de arrastre producida por el fluido
En el rotmetro, un flotador cambia su posicin dentro de un tubo,proporcionalmente al flujo del fluido.
El flotador est en equilibrio entre su peso, la fuerza de arrastre del fluido y lafuerza de empuje del fluido sobre el flotador.
El caudal depende:
Peso especfico del lquido
Viscosidad
Valores de la seccin interior del tubo
Medidor: Rotmetro
Las frmulas, reglas de clculo o programas informticos permitendeterminar los caudales equivalentes en agua o en aire del fluido
El tamao del rotmetro es consultando las tablas del fabricante. Estasdan el tamao, el nmero del tubo y el del flotador con su forma y peso
Los tubos empleados en los rotmetros pueden ser de vidrio y metlicos.
Los tubos de vidrio pueden ser con nervios interiores, que sirven paraguiar el flotador, o bien lisos.
Los tubos metlicos son siempre cnico lisos y precisan de extensin porno tener una lectura directa.
Los tubos tienen una conicidad que viene expresada como la relacinentre el dimetro interno del tubo en la escala mxima y el dimetro de lacabeza del flotador. Esta relacin vara de 1,20 a 1,35
Tipos de flotadoresEsfricos (posicin 1) para bajos caudales ypoca precisin, con una influenciaconsiderable de la viscosidad del fluido.
Cilndrico con borde plano (posicin 2) paracaudales medios y elevados, con unainfluencia media de la viscosidad del fluido.
Cilndrico, con borde saliente de carainclinada contra el flujo (posicin 3), conmenor influencia de la viscosidad. Por suscaractersticas de caudal puede compararsea una tobera.
Cilndrico, con bordes salientes contra el flujo(posicin 4) y con la mnima influencia de laviscosidad del fluido. Por su funcionamientopuede compararse a una placa-orificio otobera.
Materiales para flotadores
Las escalas de los rotmetros estn
grabadas en una escala de latn o
de aluminio montada a lo
largo del tubo y situada en
coincidencia con la lnea de cero
del tubo, o bien directamente en el
tubo de vidrio.
La escala puede estar graduada en
unidades directas del caudal
(referido siempre a
unas condiciones de servicio
dadas) o bien en porcentaje del
10% al 100% de la escala total.
Se consigue, bsicamente, manteniendo
constante el paso de un caudal a travs del
rotmetro y midiendo la cantidad de lquido o de
gas recogido en un tiempo dado y medido con
precisin.
En los lquidos, los aparatos de medida del
volumen suelen ser buretas graduadas o
bsculas, mientras
Que en los gases se suelen utilizar gasmetros y
calibradores, graduados con sello de mercurio.
Para medir el tiempo se emplean cronmetros
capaces de medir 0,01 segundos como mnimo.
CALIBRACIN
Tipos de Rotmetros
Rotmetros de purga
Indicacin directa
By- pass
Se utilizan para caudales muy pequeos.
Aplicaciones:
Son la purga hidrulica de los sellos
mecnicos de las bombas generales de la
planta.
La medicin del nivel por burbujeo
La purga de elementos de presin
diferencial para la medida de caudal
evitando la obturacin de las tuberas
La purga de instrumentos que trabajan en
atmsferas corrosivas o polvorientas.
Rotmetro de purga
Rotmetro de indicacin directa
Los rotmetros de vidrio de indicacin directa pueden adoptar
varias disposiciones: llevar placas laterales, estar cerrados con
cuatro placas con ventana de cristal para ver el tubo; disponer de
armadura de seguridad o blindada de cierre estanco para evitar
que, en caso de rotura del tubo, el gas o el lquido interiores
puedan daar al operador; disponer de armadura anti-hielo con
gel de slice para evitar la presencia de humedad en el espacio
entre la armadura y el tubo que podra impedir la visibilidad del
flotador.
Rotmetros by-pass. En esta aplicacin,
en lugar de medir la presin diferencial,
miden el caudal del fluido que circula de
la toma de alta presin a la baja, debido
a la presin diferencial creada por la
placa.
El rotmetro determina un caudal
proporcional linealmente al caudal
principal de paso por la tubera gracias
a un segundo orificio situado en la
tubera de by-pass y calibrado de tal
forma que el flotador marca el 100% de
la escala cuando el caudal, que pasa a
travs de la placa orificio en la tubera
principal, llega al 100% con la presin
diferencial mxima de clculo.
Rotmetro de By-Pass
Los transmisores electrnicos acoplados
a rotmetros pueden ser potenciomtricos
o de puente de impedancias.
Ambos disponen de una varilla que sigue
magnticamente el movimiento del flotador
dentro del tubo y que acciona un
potencimetro en el primero y un
transformador diferencial de ncleo mvil
el segundo.
TRANSMISORES
POTENCIOMTRICO
Consiste en una varilla que siguemagnticamente el movimiento delflotador dentro de un tubo y quemueve el brazo de un potencimetro.
El sistema presenta la desventaja delenvejecimiento y desgastecaractersticos del potencimetro.
PUENTE DE IMPEDANCIAS
Consiste en un mecanismo de indicacin actuado magnticamente, un transformador diferencial de ncleo mvil y un convertidor.
Al variar el caudal, un imn montado en el flotador o en la varilla de extensin del mismo hace girar un mecanismo magntico de posicin formado por una hlice de hierro dispuesta en un cilindro de aluminio.
Una leva de forma caracterstica gira con el conjunto y se introduce dentro del arrollamiento activo de un transformador diferencial.
Transmisores Neumticos
Consisten en una leva que sigue
magnticamente el movimiento del flotador
y que se encuentra situada entre dos
toberas neumticas.
Rotmetro con transmisor Analgico/DigitalEs hbrido utilizando el protocolo HART, lo
que le permite enviar la seal analgica
de 4-20 mA c.c. y la seal digital con el
protocolo HART por el mismo par de hilos
del transmisor electrnico analgico.
El transmisor puede programarse
mediante un comunicador porttil para
indicacin, transmisin e integracin del
caudal, factores de calibracin y alarmas
de alto y bajo caudal.
Estos instrumentos tienen una exactitud
del 1% o menor en toda la escala y una
repetibilidad del 0,25%.
El mximo error que puede producir una
perturbacin es del 5%.
MODELO DEL EQUIPO
CARACTERSTICAS ESPECIFICACIONES APLICACIONES
SITRANS FVA250 Rotmetro
SIEMENS
Construccin totalmentemetlica, de 250 mm (9,84pulgadas) puede aplicarse deforma verstilparamedirlquidos y gases en tuberascerradas.Larobustaconstruccinpermite aplicarlo tambin enarduas condiciones deaplicacin.Las diferentes bridas deconexin, los revestimientosymateriales del flotadorpermiten cumplir los requisitosimpuestos en la industriafarmacuticay qumica.
Condicionesdeaplicacin
Temperaturaambiente
Conindicadorlocal-40...+80C(-40... +176F)
Consealizadoresde lmite-40... +65C(-40... +149F)
Contele transmisorelctrico(MEM)-40 ... +70C(-40 ... +156F)
PrecisindemedidaParalquidos+/-1,6%Paragases+/- 2,0%
Estos instrumentos sonespecialmente adecuadosparamedicionesde:
tratamiento de agua
anticorrosivos
sobrecalentado
MODELO DEL EQUIPO
CARACTERSTICAS ESPECIFICACIONES APLICACIONES
Caudalmetrosde rea Variable
H250 M9
KROHNE Mxico
Basados en el principio deflotador, son verstiles y sepueden utilizar para lquidosconductivos,no conductivosygases.
Alta resistencia a la presin,temperatura y fluidos; y estpreparadoparaaplicacionesencondiciones ambientalesextremas.
La posicin del flotador setransmite magnticamente aun indicador analgico paramostrar en pantalla la medidasinalimentacinauxiliar
Construccindeaceroinoxidablepara altas presiones deoperacin de hasta 3000 bar ytemperaturas extremas deprocesode-200Ca+300CExcelente estabilidad a largoplazo
Diseo especial para laindustria alimentaria yfarmacutica.
MODELO DEL EQUIPO
CARACTERSTICAS ESPECIFICACIONES TIPOS DE FLUIDOS APLICACIONES
Caudalmetrode rea
Variable H250 Food|
Pharmaceutical
KROHNEMxico
El nico caudalmetro derea variable concertificacin EHEDG ,aprobado para la industriaalimentaria y farmacutica,cuenta con superficieslisasde aceroinoxidablecon unarugosidad superficial de laspartes en contacto con elfluido de
MODELO DEL EQUIPO
CARACTERSTICAS ESPECIFICACIONES TIPOS DE FLUIDOS
AVF250Fcil operacin
Caudal de 4 dgitos y 8 dgitos del totalizador
4-20 mAPrueba
intrnsecamente seguro y explosiones para reas peligrosas
Fluidosviscososlquidos, gas y caudal
de vapor.
En la versin WIM del caudalmetro VA40 la altura del flotador se convierte en una seal
elctrica mediante una cadena de sensores de efecto Hall. Esta seal puede utilizarse para un
PLC/DCS, o bien para grabar el valor medido con un registrador de datos durante un periodo
dado. Con cada VA40 WIM KROHNE suministra la curva de calibracin, gracias a la cual elcliente puede asignar el valor exacto de caudal a cualquier valor de corriente.
La opcin WIM puede contar con todas las variantes
de conexin disponibles para el caudalmetro VA40.
Este equipo, exento de mantenimiento, se
caracteriza por slidas llaves de paso de acero
inoxidable y se monta directamente en la tubera
mediante conexiones de brida, rosca, abrazadera omanguera.
VELOCIDAD
VERTEDEROSDispositivo o estructura hidrulica la cual consiste en
una abertura realizada en una pared, dispuesta de tal
modo que el agua que sobrepase cierto nivel, vierte o
desage por encima de la obra.
Funciones:
Control del nivel de agua
Medicin de caudales
El caudal es proporcional a la
diferencia de alturas segn la
frmula general emprica:
h
Altura de la lmina aguas abajo
Espesor de la pared Forma geomtrica
Rectangular
Triangular o en V
Trapezoidal o Cipolleti
Parshall o Venturi
Caractersticas:
Con contraccin lateral, simple y fcil de
construir.
Es el ms econmico
Medidas de caudales: 60-2000
Frmula de Francis:
VERTEDERO RECTANGULAR
Caractersticas:
Consiste en una placa con un corte en V de
vrtice dirigido hacia abajo
Medidas de caudales: 30-2.300
VERTEDERO CIPOLLETI O TRAPEZOIDAL
Caractersticas:
Ranura en forma de trapecio invertido
La pendiente de los lados del trapecio
corrige las contracciones laterales del
manto del agua.
Medidas de caudales: 60-2.000
VERTEDERO PARSHALL O VENTURI
Caractersticas:
Se emplea normalmente en aquellas
aplicaciones en las que un vertedero normal
no es siempre adecuado:
Liquido transporta slidos o sedimentos
No existe altura de presin suficiente
Tramo recto de longitud no suficiente
Medidas de caudales mayores 30
Consiste en paredes verticales y con el
suelo inclinado en la estrangulacin
Descarga del fluido:
Caudal libre
Caudal sumergido
Especificaciones
Tipo de vertedero Caudal
Rectangular 60-2000
Triangular 30-2300
Trapezoidal 60-2000
Venturi
Superior a
30
Lquidos con slidos o
sedimentos
TURBINAS
FUNDAMENTO
Consisten en un rotor con alas o hlices instalado dentro de
un tramo recto de tubera. A medida que el fluido pasa a
travs del tubo, el rotor gira a una velocidad directamente
proporcional al caudal.
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