INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

LABORATORIO DE INSTRUMENTACION Y CONTROL

PRACTICA #3

MEDIDOR, CONTROLADOR, INDICADOR Y RECEPTOR DE FLUJO

ALUMNO: RODRIGUEZ ARMENTA STEPHANY YUMICO

PROFESOR: FELIPE ZUÑIGA ESQUIVEL

GRUPO: 5IM83

FECHA DE ENTREGA: 02 de Octubre del 2015

Abertura de la valvula

FICGastol/min

FIRCGastol/min

Medidor Magneticol/min

∆P “H2O √∆ P

10 26.6 26.45 25.89 10.23 3.19820 45.2 45.2 44.15 29.7 5.44530 55.8 55.6 53.9 45.1 6.71540 61.7 61.5 56.4 55.3 7.43650 65.9 63.2 63.7 63.2 7.94960 69.5 64.4 64.12 69.6 8.3470 71 70.8 69.09 72.9 8.53

20 30 40 50 60 70 800

10

20

30

40

50

60

70

80

∆P

Q

2 3 4 5 6 7 8 90

10

20

30

40

50

60

70

80

√∆P

Q

MARCO TEORIOCO

Medidas de caudal

En la mayor parte de las operaciones realizadas en los procesos industriales y en las efectuadas en laboratorio y en plantas piloto es muy importante la medición de caudales de líquidos y gases.

Existen dos pos de medidores, los volumétricos que determinan el caudal en volumen del fluido, y los de masa que determinan el caudal masa. Se reservan los medidores volumétricos para la medida general de caudal y se destinan los medidores de caudal másico a aquellas aplicaciones en las que la exactitud de la medida es importante, por ejemplo en las determinaciones finales del caudal del producto para su facturación.

Los principios de medida de los medidores de caudal son:

Medidores volumétricos

Los medidores volumétricos determinan el caudal en volumen de fluido, bien sea directamente (desplazamiento), bien indirectamente por deducción o inferencia (presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida, torbellino).

Es necesario señalar que la medida de caudal volumétrico en la industria se lleva a cabo principal-mente con elementos que dan lugar a una presión diferencial al paso del fluido. Entre estos elementos se encuentran la placa orificio o diafragma, la tobera, el tubo Venturi, el tubo Pitot y el tubo Annubar.

Instrumentos de presión diferencial

Fórmula general

Los elementos de presión diferencial se basan en la diferencia de presiones provocada por un estrechamiento en la tubería por donde circula el fluido (líquido, gas o vapor). La presión diferencial provocada por el estrechamiento es captada por dos tomas de presión situadas inmediatamente aguas arriba y aguas abajo del mismo, o bien a una corta distancia. Su valor es mayor que la pérdida de carga real que debe compensar el sistema de bombeo del fluido.

La fórmula de caudal obtenida con los elementos de presión diferencial se basa en la aplicación del teorema de Bernouilli (altura cinética + altura de presión + altura potencial = constante) a una tubería horizontal .

Sean Pa, Pc y Va, Vc las presiones absolutas y velocidades en la zona anterior a la placa donde el fluido llena todo el conducto y en la vena contraída, respectivamente, y Sa, Sc las secciones correspondientes, resulta:

siendo ρ la densidad (masa por unidad de volumen) del fluido, habiendo supuesto que no varía en toda la longitud estudiada de la vena.

De aquí se obtiene:

y llamando d el diámetro del orificio, en m, y D el diámetro interior de la tubería aguas arriba, en m:

y llamando β a la relación de diámetros = d/D, resulta:

y llamando al coeficiente de velocidad de acercamiento, resulta:

y el caudal, en volumen, será:

y el caudal, en peso:

expresando d en m; h, Pa y Pc en Pascal y 0 en Kg/m3, y siendo K una constante, d el diámetro del orificio y h la presión diferencial producida por el elemento.

Estas fórmulas están limitadas a fluidos incompresibles. Así pues, de forma generalizada, el caudal volumétrico se puede expresar en función de la presión diferencial creada por un elemento deprimógeno como:

en la que H es la diferencia de alturas de presión del fluido y K es una constante empírica.

Estas fórmulas son aproximadas. En la práctica, se consideran factores de corrección que tienen en cuenta el reparto desigual de velocidades, la contracción de la vena del fluido, las rugosidades de la tubería, el estado del líquido, del gas, del vapor, etc.

La fórmula anterior se afecta de un coeficiente adicional C, llamado "coeficiente de descarga", con lo cual:

Por otro lado, se encuentra que la relación:

llamada "coeficiente de caudal" sólo depende del número de Reynolds:

con V, la velocidad axial media del fluido aguas arriba y v, la viscosidad cinemática del fluido.

De aquí:

El caudal masa sería:

En el caso de un fluido compresible, su densidad varía en toda la sección de la vena ya que cambia la presión, la temperatura y el peso específico.

La expresión final que se obtiene es parecida a la de los fluidos incompresibles, introduciendo un coeficiente experimental de expansión para tener en cuenta la expansión ocurrida durante la aceleración del flujo. No depende del número de Reynolds y es función de la relación de presiones, de la relación de calores específicos para los fluidos compresibles y de la relación de secciones del elemento y la tubería. La expresión final es:

El oriFIcio de la placa puede ser concéntrico, excéntrico o segmental, con un pequeño orificio de purga para los pequeños arrastres sólidos o gaseosos que pueda llevar el fluido (_ gura 4.10a). Los dos últimos diafragmas permiten medir caudales de fluidos que contengan una can_ dad pequeña de sólidos y de gases. La exactitud obtenida con la placa es del orden de ± 1% a ± 2 %.La tobera está situada en la tubería con dos tomas, una anterior y la otra en el centro de la sección más pequeña. La tobera permite caudales del 60% superiores a los de la placa-ori_ cio en las mismas condiciones de servicio. Su pérdida de carga es del 30% al 80% de la presión diferencial.Puede emplearse para fluidos que arrastren sólidos en pequeña can_ dad, si bien, si estos sólidos son abrasivos, pueden afectar a la precisión 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%.

CONCLUSION

Podemos ver en nuestros datos experimentales que nuestro medidor magnético es mucho más preciso que el medidor de placa de orificio y esto se debe a que no ahí perdidas en nuestro equipo, esto mismo se puede corroborar en nuestras graficas

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LABORATORIO DE INSTRUMENTACION Y CONTROL

PRACTICA #4

DETERMINACION DE UN MILIVOLMETRO

ALUMNO: RODRIGUEZ ARMENTA STEPHANY YUMICO

PROFESOR: FELIPE ZUÑIGA ESQUIVEL

GRUPO: 5IM83

FECHA DE ENTREGA: 02 de Octubre del 2015

MARCO TEORICO

TermoparesLeyes, curvas y tablas características, tubos de protección y su selecciónEl termopar se basa en el efecto, descubierto por Seebeek en 1821, de la circulación de una corriente en un circuito cerrado formado por dos metales diferentes cuyas uniones (unión de medida o caliente y unión de referencia o fría) se mantienen a distinta temperatura (_ gura 6.17).

Esta circulación de corriente obedece a dos efectos termoeléctricos combinados, el efecto Peltier (año 1834) que provoca la liberación o absorción de calor en la unión de los metales distintos cuando una corriente circula a través de la unión y el efecto Thomson (año 1854), que consiste en la liberación o absorción de calor cuando una corriente circula a través de un metal homogéneo en el que existe un gradiente temperaturas.

El efecto Peltier puede ponerse de manifiesto en el montaje de la figura 6.18a. En una cruz térmica formada por la unión en su centro de dos metales dis_ ntos se hace pasar una corriente en uno u otro sentido, con el interruptor K2 abierto. Después de cada paso de corriente se abre K1 (desconectándose la pila) y se cierra K2 leyendo en el galvanómetro la f.e.m. creada, que es proporcional a la temperatura alcanzada por la cruz térmica en cada caso.

Se observará que restando el calentamiento óhmico, que es proporcional al cuadrado de la corriente, queda un remanente de temperatura que en un sentido de circulación de la corriente es positivo y negativo en el sentido contrario. El efecto depende de los metales que forman la unión.

El efecto Thomson puede detectarse en el circuito de la figura 6.18b formado por una barra metálicaMN, con un termopar diferencial AB aislado y una bobina H para calentamiento eléctrico centrada con relación a AB. En régimen, calentando con la bobina H uno de los puntos, el B por ejemplo, se presentará una diferencia de temperaturas con el A, lo que se acusará en el galvanómetro; si ahora se hace pasar una corriente por la barra MN, se notará un aumento o disminución de la temperatura diferencial con el efecto contrario si se invierte la corriente.

La combinación de los dos aspectos, el de Peltier y el de Thomson, es la causa de la circulación de corriente al cerrar el circuito en el termopar. Esta corriente puede calentar el termopar y afectar la exactitud en la medida de la temperatura, por lo que, durante la medición, debe hacerse mínimo su valor.Estudios realizados sobre el comportamiento de termopares han permitido establecer tres leyes fundamentales:

1. Ley del circuito homogéneo. En un conductor metálico homogéneo no puede sostenerse la circulación de una corriente eléctrica por la aplicación exclusiva de calor.2. Ley de los metales intermedios. Si en un circuito de varios conductores la temperatura es uniforme desde un punto de soldadura A a otro punto B, la suma algebraica de todas las fuerzas electromotrices es totalmente independiente de los conductores metálicos intermedios y es la misma que si se pusieran en contacto directo A y B.3. Ley de las temperaturas sucesivas. La f.e.m. generada por un termopar con sus uniones a las temperaturas T1 y T3 es la suma algebraica de la f.e.m. del termopar con sus uniones a T1 y T2, y de la f.e.m. del mismo termopar con sus uniones a las temperaturas T2 y T3.Por estas leyes, se hace evidente que en el circuito se desarrolla una pequeña tensión continua, proporcional a la temperatura de la unión de medida, siempre que haya una diferencia de temperaturas con la unión de referencia. Los valores de esta f.e.m. están tabulados en tablas de conversión con la unión de referencia a 0 °C. En la _ gura 6.19 se presentan las curvas características de los termopares, que pueden utilizarse como guía en la selección de los mismos.

Los termopares más comunes son:• Termopar tipo E, de Níquel-Cromo (cromel)/Cobre-Níquel (constantan). Puede usarse en vacío o en atmósfera inerte o medianamente oxidante o reductora. Este termopar posee la f.e.m. más alta por variación de temperatura. Es adecuado para temperaturas entre -200 °C y +900 °C. Alta sensibilidad (68 V/°C).• Termopar tipo T, de Cobre/Cobre-Níquel (constantán). Tiene una elevada resistencia a la corrosión por humedad atmosférica o condensación y puede utilizarse en atmósferas oxidantes o reductoras. Se prefiere, generalmente, para las medidas de temperatura entre -200 °C y +260 °C.• Termopar tipo J, de Hierro/Cobre-Níquel (constantan). Es adecuado en atmósferas inertes y para temperaturas entre -200 °C y 1.200 °C. La oxidación del hilo de hierro aumenta rápidamente por encima de 550 °C, siendo necesario un mayor diámetro del hilo hasta una temperatura límite de750 °C. También es necesario tomar precauciones a temperaturas inferiores a 0 °C debido a la condensación del agua sobre el hierro.• Termopar tipo K, de Níquel-Cromo (cromel) /Níquel-Aluminio (alumel). Se recomienda en atmósferas oxidantes y a temperaturas de trabajo entre 500 °C y 1.250° C. No debe ser utilizado en atmósferas reductoras ni sulfurosas, a menos que esté protegido con un tubo de protección.Se u_ liza para temperaturas entre -40 °C y 1.100 °C.• Termopar tipo R (Platino-13% Rodio/Pla_ no). Se emplea en atmósferas oxidantes y temperaturas de trabajo de hasta 1.500 °C. Es más estable y produce una f.e.m. mayor que el tipo S.Poca sensibilidad (10 V/°C).• Termopar tipo S (Pla_ no-10% Rodio/Pla_ no), de características similares al tipo R. Poca sensibilidad(10 V/°C).• Tipo B (Platino-30% Rodio/Pla_ no-6% Rodio), adecuado para altas temperaturas hasta los1.800 °C. Poca sensibilidad (10 V/°C).• Termopar tipo N (84,6% Níquel-14% Cromo-1,4% Silicio)/(95,6% Níquel-0,4% Silicio). Protegido con aislamiento de óxido de berilio y camisa de molibdeno y de tantalio, se emplea en atmósferas inertes o en vacío a las temperaturas de trabajo de 0 °C a 2316 °C. Se u_ liza, cada vez con mayor frecuencia, para sustituir al tipo K, presentando una mejor estabilidad y una mejor resistencia a la oxidación a altas temperaturas.Otros termopares de uso reciente son:• Tipo C (Tungsteno-5% Renio/Tungsteno-26% Renio) (ASTME 988), con temperaturas de trabajo entre 0 °C y 2320 °C.

• Tipo D (Tungsteno-3% Renio/Tungsteno-25% Renio) (ASTME 988), con temperaturas de trabajo entre 0 °C y 2495 °C.• Tipo G (Tungsteno/Tungsteno-26% Renio), con temperaturas de trabajo entre 0 °C y 2320 °C.• Tipo L (Hierro/Cobre-Níquel) (DIN 43710), similar al tipo J, con temperaturas de trabajo entre-200 °C y +900 °C.• Tipo U (Cobre/Cobre-Níquel) (DIN 43710), similar al tipo T, con temperaturas de trabajo entre-200 °C y +600 °C.La tabla 6.7 muestra las tolerancias de las clases de termopares y el intervalo de temperaturas de trabajo.

DIAGRAMA DE FLUJO

TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES Y GRAFICA

COLOCAMOS UN TERMOPAR AL MILIVOLMETRO PARA

VERIFICAR QUE ESTE SIRVA

POSTERIORMENTE CONECTAMOS UN MULTIMO A

UNA PILA Y ESTE IRA CONECTADO AL MILIVOLMETRO

SE IRAN TOMANDO MEDIDAS A DIFERENTES TEMPERATURAS DE

LOS MILIVOLTS DEL MULTIMETRO

MEDIMOS LAS TEMPERATURAS DEL MILIVOLMETRO

SE AJUSTARAN DATOS Y SE HARAN LAS GRAFICAS

T°C MV Tabla

MV Multi Ta LA LR

60 3.11 1.9+1.02=2.92

1.02 59 56

70 3.65 2.7+1.02=3.72

1.02 72 71

100 5.27 5.72 1.02 101 108110 5.81 6.02 1.02 111 114130 6.9 7.42 1.02 131 140170 9.11 9.72 1.02 170 182

LA 59 72 101 111 131 1700

20406080

100120140160180200

ERRORES

LR

Axis Title

OBSERVACIONES:

Nos percatamos que el equipo estaba en malas condiciones y que su calibración no tiene nada complicado es solo girar un tornillo y lo giraras depende de hacía a dónde quieres modificar tu temperatura

CONCLUSIONES

Podemos ver en la gráfica que tenemos los tres tipos de errores, que es el de cero, de multiplicación y angular, esto se debe a la gran falla que tenía nuestro equipo.