Placa Orificio

Curso AADECA 2008
Instrumentación Industrial
Caudal
Capítulo 02
Instrumentos basados en
Desplazamiento Positivo
y
Presión Diferencial
Ing. Eduardo Néstor Álvarez
Desplazamiento Positivo Historia
El profesor Daniel
Schwenter en su
“Delicias Físico
Matemáticas” (1636)
presenta una bomba
de desplazamiento
positivo para el
funcionamiento de
fuentes en jardines.
(E+H Flow Handbook)
Desplazamiento Positivo
Recordemos que alcanzan hasta un 0.1% de
incertidumbre mínima lo que los hace útiles en
aplicaciones con exigencia de exactitud , por ejemplo
facturación , Custody Transfer Operations.
Desplazamiento de volumen de fluído en cámaras.
El caudal se deduce del número de rpm y el volumen
de la cámara.
Q = Vc .Z. Nrpm
El volumen total será el volumen de la cámara por
el numero de cámaras usadas en cada revolución por
el número total de revoluciones. (Totalizado)
Desplazamiento Positivo
Limitados en tamaño y
por ende lo es el caudal que manejan,
respecto de otras tecnologías.
Por su sistema mecánico son en general
unidireccionales.
Desplazamiento Positivo
Los en flujo de líquidos los
gases y
partículas disminuyen la
exactitud (Filtrado, Purgado).
El fluído debe ser limpio , sin partículas
destruyen el
mecanismo.
solidas que
Desplazamiento Positivo
En casos trabajan tomando
la
energía del medio que miden.
Llegan a una Rangeability
40 : 1 y pueden superar esta
característica ampliamente.
de
Desplazamiento Positivo
En este caso mejora la exactitutd
con la viscosidad.
Usados en Petroquímicas, transvase
de combustibles estaciones
de
servicio, medidores de gas
domiciliario, como Master en sistemas de
calibración.
Desplazamiento Positivo
Tipicas velocidades 2
m/seg
En general por la mecánica interna
provocan pulsaciones en el caudal.
Desplazamiento Positivo
Los diámetros nominales deben ser
mas
grandes que para otros métodos para el
mismo caudal.
traben por
congelamiento si se usan a la
Se corre el riesgo de que se
intemperie
Desplazamiento Positivo
mayor precio
para manejar el mismo caudal
Tienen una tendencia a
respecto a otras tecnologías.
características
Group
Type
Linearity (%)
Repeatibility (%)
Rangeability
1
Orifice
Venturi
Nozzle
Variable Area
Target
Averaging Pitot
Sonic Nozzle
#
#
#
±1% FS to ±5% FS
NS
#
±0.25%
±0.1 R to ±0.3% R
±0.25% R
±0.5 R to ±1% R
No data
±1%
±0.15 R to 1% R
±0.25 R to ±0.2% R
No data
±0.25 R to ±5% R
±1% R
<±2% R
±2%
±0.5% R to ±1% R
#
#
#
±0.5% FS to ±1% FS
NS
±0.05% R to ±0.2% R
±0.1%
±0.01% R to ±0.05% R
±0.05% R to ±0.1% R
±0.2% R
No data
±0.2% R
±0.02 R to ±0.5% R
±0.1 R to ±0.25% R
±1% FS
±0.1 R to ±2% R
±0.1 R to ±1% R
NS
±0.1% R
±0.1% R to ±0.2%
3 or 4:1
3 or 4:1
3 or 4:1
10:1
3:1
#
100:1
2
3
Sliding Vane
Oval Gear
Rotary Piston
Gas Diaphragm
Rotary Gas
4
Turbine
Pelton
Mechanical Meter
Insertion Turbine
5
Vortex
Swirlmeter
Insertion Vortex
6
Electromagnetic
Insertion
Electromagnetic ±2.5% R to ±4% R
7
Doppler
No data
±0.1 R to ±1% R
Transit Time
8
Coriolis
NS
No data
Twin Rotor
9
Anemometer
No data
±0.5 FS to ±2% FS
Thermal Mass
10
Tracer
No data
Laser
No data
R is the flow rate
T is the volume flow
VM is the mean velocity
1
1 is low
5 is high
Pressure Drop at
1
Maximum Flow
3/4
2
2/3
3
3
1/2
3/4
Flow Parameter
Measured
R
R
R
R
R
Vm
R
Response Time
10 to 250:1
100:1
25:1
4/5
4
4/5
2
2
T
T
T
T
T
>0.5s
>0.5s
>0.5s
>0.5s
>0.5s
5 to 10:1
4 to 10:1
10 to 280:1
10 to 40:1
3
4
3
1/2
R
R
R
VP
5 ms to 25 ms
5 ms to 25 ms
50 ms
5 ms to 25 ms
4 to 40:1
10 to 30:1
15 to 30:1
3
3
1
R
R
VP
0.5 s minimum
NS
5 ms
10 to 100:1
1
R
>0.2 s
1
1
1
VP
vMR
R
NS
0.02 s to 120 s
2/5
3/4
2
2
R
R
VP
R
0.1 s to 3600 s
50 ms
No data
0.12 s to 7 s
10 to 20:1
10:1
FS
±0.2% FS
5 to 25:1
10 to 300:1
±0.2% R to ±1% FS
±0.1 R to ±0.25% R
10 to 100:1
10 to 20:1
No data
±0.2% FS
10 to 40:1
10 to 500:1
±0.2% FS to ±1% R
No data
Up to 1000:1
±0.5% R
Up to 2500:1
VP is the point velocity
% R is the percentage flow rate
% FS is the percentage full scale
#
#
#
No data
NS
#
NS
1
VM
No data
1
VP
No data
NS indicates not specified
# is dependent on differential pressure measurement
Desplazamiento Positivo
Caudalímetro de Pistón rotante
Fluído
Entrante
Fluído
neutral
Fluído Saliente
Desplazamiento Positivo Principio de funcionamiento otras variantes
Desplazamiento Positivo
Múltiples Paletas
Medidor de Paletas
Medidor de Lóbulos
Medidor de lóbulos Dentados
Lóbulos Dentados (Red)
Medidor de Lóbulos Dentados (Conar)
imanes
Oval gear meters
Características de Selección
recomendaciones de un fabricante
Ideal for:
Viscous fluids
Process control
High Pressure
High accuracy
0.001-500 L/Min (ese fabricante)
Medidor Volumétrico de Disco oscilante
Contador mecánico
Salida pulsos
Indicador digital
Br. Schillig
Medidor de Diafragmas
Medidor de Diafragmas
Medidor de Engranajes y tornillos
E&H
Instrumentos basados en
Presión Diferencial
Placa Orificio
Venturi
Pitot
Tobera
Codo
Porqué Medir con Transmisores DP
§
Interfase
con
El proceso
ISO / DIN
Normalizados desde
1929
muy difundidos
altamente aceptados
Confiables: datos
independientes
del fabricante
Para
Cualquier
fluido
Principio perfecto para
Vapor ,gas o Líquido.
Altamente probado
Puramente mecánica:
robusta
confiable
Deltabar S (Endress)
dP
Primario
Fácil de Cambiar
cambio sin
interrumpir el proceso
Cambiando el
Transmisor : se moderniza
La medición con
poco gasto
dP
Es universal
no solo dP Caudal
también dP Nivel
y „puro“ dP( bombas,..)
reducción de costos
de costo de almacenamiento y entrenamiento,
Transmisores e alta
tecnología
Excelente performance
Soluciones en Bus de Campo
O analogico mas hart
Celda cerámica auto
diagnóstico
No 1 principio para caudal mundial
Comparación de La recuperación de Presión de los
distintos Medidores por DP.
Placa orificio (Líquidos y Gases)
Incertidumbre:
Rango de Caudales:
(Gases
+/- 1,00 % (0.86 %)
3 a 1
AGA Reporte Nro. 3 / API MPM Capítulo 14.3 / ISO 5167)
ISO 5167 1980 Medida de flujos
mediante Placas-Orificio, Toberas,
Tubos Venturi, insertados en tubos
de sección circular.
Placa Orificio,
Tipos de
borde
Placa Orificio, segmental orificio excéntrico
Placa Orificio
Placa Orificio, Vena Contracta
Tomas en Brida ISO 5167
Corner
tap
ISO 5167
Tomas
mediante
Ranura
Anular
Superior
corner tap
una sola
pieza
DIN 19205
Inf.
Corner tap
dos piezas
DIN 19205
Placa Orificio
Tomas Anulares
Tomas individuales
Ubicación de las Tomas para Placa orificio
Tipos de
Tomas
en caño
ISO 5167
Entrada
Salida
Salida
Entrada
Brida
Reductor
Codo 90*
Codo 2 x 90*
Codo 2 x 90*
3 dimensiones
Válvula de estrangulación
Recomendaciones Instalacion Placa orificio.
Distancias a la Placa Orificio
Distancia del codo con
enderezador de flujo
es un medio para
recortar el largo recto
de cañería a la mitad
aproximadamente.
Los obstáculos modifican la distribución del flujo por lo
Que provocan mediciones poco precisas
Recomendaciones Instalacion Placa orificio
Tubos universales Placas intercambiables Std.
Conjuntos de tubos Enderezadores de Vena
Permiten Acortar las distancias aguas arriba.
En gases:
AGA 3 - 2000 solo acepta
19 tubos concéntricos de igual
tamaño
AGA 3 - 2000 no acepta
Diseño con bandas laterales
de terminación
19 tubos de diseño exagonal
7 tubos concéntricos
Placa enderezadora (mas simple)
Transmisor Multi-Variable (Inteligente)
Mide todas las variables necesarias
para la compensacion de flujo
Usa las mismas tomas para presión
estática y DP
Integra RTD/Temp.
Si se conecta por bus de campo
puede usar los mismos cables
para transferir a voluntad las
variables:
Presión Diferencial
Presión (absoluta o manométrica)
Temperatura
Flujo de gas compensado
Distancias a la Placa Orificio
Factor de Correcion por Nro de Reynolds
Corrección por
Compresibilidad
Toberas
Tomas individuales
(cortesía endress)
Tomas anulares
Tobera de Radio Largo
Tobera ISA
Venturi (cortesía endress)
Diseño de un Venturi
Tubo
Pitot
Cortesía
Endress
dP = Pdyn ~ v2 ~ q2
Tubo
Pitot
Cortesía
Endress
qqvv== KK
Δp 1/ρ
1/ρ
22 Δp
Tubo
Pitot
Tubo
Annubar
Alta Performance
Annubar + Transmisor de Presión
resultando un caudalímetro con
± 0.90% del caudal medido.
Tubo pitot
promedio
de cuatro
tomas
Medidor
de Cuña
Medidor
de Cuña
Cono (V Cone)
Se intercala en el centro de la cañería un cono que
reduce la sección provocando el efecto de
generación de presión diferencial.
Tiene las ventajas de los métodos PD y además:
Necesita menos diámetros rectos aguas arriba pues
el mismo cono acondiciona el flujo.
Precisión de 0,5%.
Rangeabilidad de 10:1
Cono (V- Cone) Anular
Acondiciona el caudal por su forma.
Disminuye el Area por lo que tenemos un beta equivalente.
No tenemos la normalización detallada que tienen las
placas orificio.
Anular
Acondiciona el caudal por su forma.
No tenemos la normalización detallada que tienen las
placas orificio.
Codo
No tenemos la
normalización
detallada que
tienen las placas
orificio. Las
diferencias de
presión pueden ser
insuficientes para
la medición si los
diámetros y
velocidades son
pequeñas.
Montaje
Liquido de
Sellado liviano
respecto del flujo
Montaje
Liquido de Sellado
pesado respecto del
flujo
Principles and Practice
of
Flow Meter Engineering
L.K.Spink
The Foxboro Company