Tema 7

* Grupo 7. Gonzalez Fabiola- Valero- Eduard David- Karleydis Godoy Tema 7. Pagina 15. Flow meter.  Engineering Handbook

Tema VII Handbook Engenering:

*Tabla de Cálculo de Flujo Total e Integrador:*

Antes que nada, las Medidas de fluidos consisten en la determinación de volumenes en un tiempo determinado que circula dentro de un sistema. Los instrumentos que se llevan a cabo constituyendo una modalidad particular como son los contadores, que integran dispositivos adecuados para medir y justificar el volumen que ha circulado por la conducción.Puesto a que la medida del caudal en la indústria se realiza por medio de instrumentos, es necesario que ingenieros en formación como nosotros demos a conocer algunos de ellos y la forma en la que deben ser manejados tanto manualmente como algebraicamente para su calibración.

Mediciones de flujo:

*“Éste tipo de ecuaciones permiten saber con la cantidad de flujo volumétrico se está trabajando”*

***Primordialmente…*** ***son*** funciones que se utilizan para operaciones con cualquier tipo de fluido, sean fluidos compresibles o no, sin embargo, este tipo de operaciones son regulares para su uso factible, como el cálculo de la velocidad, en inclusive, el empleo de la masa para el flujo másico y volumétrico en su defecto incluyendo la profundidad y el efecto d la gravedad sobre el.

**MediaWiki:Badtitletext**

 Antes que nada debemos saber que existen muchos fluidos dispositivos medidores de fluidos, de los cuales muchos arrojan mediciones primarias directas referente a…

**La calibración…**

Definida como ***la salida del fluido de cada medidor, ya que no todos son iguales y su construcción es diferente***, lo que quiere decir que varía su velocidad al respecto con el área de descarga.

> Es indispensable describir  que muchos **factores** como  la **precisión**, las **perdidas de presión**, el **rango** y el **tipo de fluidos** forman parte de otros factores que comprometen el cálculo exacto de los medidores para cumplir con su
>
>

Un factor importante... Sus unidades de medidas están comprendidas entre ml/ser, o   en sistemas de unidades de nuestro país, lo que quiere decir, que para Venezuela el fluido comercialmente se mide en m^3/ser o l/min. Y en la industria por lo general de determina por **GPM** ( **galones por minuto**) y en petróleo **MMBNPD** (**Millones de Barriles Normales Por Día**) lo que los relaciona con una medida en unidades cúbicas para determinar el volumen recorridas en un tiempo expresado en ser, min. Hr o días en su amplitud de rango.

Es un término empleado coloquialmente en el personal, para indicar que ***MediaWiki:Badtitletext***.

Con respecto a su operación en rango de precisión debe encontrarse mayor a un 5%. Aunque muchos de los medidores tienen una precisión de 2 y otros de 0,5%. Obviamente, la exactitud del medidor determina el costo, ya que a mayor exactitud tenga el costo va a ser mas elevado.

Acá les dejo un link que puede permitirles observar como se puede calibrar un medidor de flujo...

https://www.youtube.com/watch?v=Qs1Q\_qIM4S0

Ésto se realiza ya que **las pérdidas de** energía**, una de ellas la presión es un factor muy importante, ya que si no lo calibramos**nos presentará defectos por su fabricación**el margen de error sera** menor y abra mas exactitud en la operación. Lógicamente se debe saber el tipo de fluidos por sus propiedades, ellas sin duda alguna afectan en la medida, en especial, la corrosión, viscosidad y temperatura... Inclusive, lo principal es saber si se utilizara un liquido o un gas.

Así como se debe tener cuidado para las perdidas de energía, también un margen de error lo puede provocar la  descalibración , por ello es importante la calibración en un medidor en especifico, ya que están equipados de una lectura directa que arroja medidas estandarizadas variables.

Segun Robert Mott( 6ta edición): existen 2 tipos de calibración:

***\* La** calibración primaria:***puede** hacerse con el ajuste de una tasa constante del flujo de una tasa constante a través de un medidor, Para después apartar el flujo de salida durante un intervalo de tiempo fijo. Al fluido que se reúna así ! Se pesa para tener una calibración. Por unidad de tiempo! O se calcula su volumen para obtener una calibración en unidad de tasa d flujo

*TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO*:

Según el Handbook Engeniery "FLOW METER"

Es el instrumento de registro utilizado con un orificio, boquilla, Venturi o dispositivo de flujo primario similar realmente mide una presión diferencial... Mejor dicho como que el medidor de flujo es el elemento más preciso para poder medir fluidos, para mejor compresión visite

https://www.youtube.com/watch?v=9AsYPthjd-A

***NOTA:***Los medidores de flujo Brown son variables en diferentes tipos para proporcionar un diagrama de flujo de raíz cuadrada o un diagrama de flujo uniformemente graduado.

Éstos medidores se clasifican en

*\* MEDIDOR DE CARGA VARIABLE*: son aquellos en los que por las restricción de la carga de fluidos la presión disminuye dependiendo del flujo volumétrico. entre ellos se encuentran:

*•TIPO VENTURI,* donde el flujo se expande dependiendo del diámetro de la tubería. Este se conecta a ambos lados del manómetro diferencial de manera q en una sección se posicione ∆P

Éste video dinámico es un excelente apoyo para comprender totalmente su operación interna:

*https://www.youtube.com/watch?v=rLihsucVh\_k*

. Para ello se aplica la ecuación de la energía

P1/γ+ Z1+ v1^2/2x g= P2/ γ+Z2+v2^2/2xg= Y la ecuación del flujo volumétrico o mejor conocida como caudal:

Q=vxA. Que simplificadas quedan en

v1=√{2xg(p1-p2) γ+(Z1-Z2)-hL/(A1A2)^2-1}

Ya que el flujo de flujo varía como la raíz cuadrada de la presión diferencial, todos los instrumentos que no emplean un verificador de raíz cuadrada deben usar un tipo de tizón cuadrado para leer directamente en unidades de flujo

Y para el flujo volumétrico=como debe expresarse en unidades de volumen sobre tiempo, se utiliza la ecuación siguiente...

Q=CxA1x√{2xg(p1-p2)γ+(Z1-Z2)-hL/(A1A2)^2-1}

Expresando a C con unidades de velocidad

El manómetro puede medir la ∆P entre la tubería de garganta y del tubo venturi... Para ello se utiliza la ecuación

P1+ γfy+γfh-γmh-Πfy=P2

quedando así

∆P/ γf= h(γm- γf)/ γf=h(γm/γf-1).

Sustituida en la ecuación como...

Q=CxA1x√{2xg(γm-γf) +(Z1-Z2)-hL/(A1A2)^2-1}

•Boquilla del flujo: Es una contracción gradual de corriente de flujo, seguida por una sección cilíndrica recta y corta. Para este tipo de medidor se utiliza la ecuación C0,9975-653√B/NR... Donde B=d/ •Orificio: es como se presenta en la figura...

*http://www.sapiensman.com/tecnoficio/electricidad/instrumentacion\_industrial6.php*

Hace que el flujo se contraiga repentinamente y luego se expanda al regresar a todo el diámetro del tubo haciendo que la velocidad origine una disminución de presión.

•Tubos de flujo: a diferencia de los medidores tipo Venturi, poseen una perdida de presión menor pero de resto tiene la misma función

*Medidores de área variable:* estos por lo general poseen otro tipo de forma ya que su área de descarga varía. Entre ellos se encuentran...

• El medidor de turbina donde el fluido hace que el rotor de la turbina gire a una velocidad que depende del flujo volumétrico. Sus tasas d flujo pueden medirse con medidores de flujo de distintos tamaños, variando de 0,005gal/min.

*https://www.youtube.com/watch?v=lVzhu5jCx5w*

En su observación se puede persibir la operación del medidor de turbina, que por medio de aspas puede transportarse el fluido dentro de el. Y en el siguiente video...

*https://www.youtube.com/watch?v=YSw3JUfijdA*se observa como funciona.

*•Tipo Vórtice:* es diferente a los demás por q posee un cuerpo que se coloca y se obstruye la corriente, formando especies de vórtices y se aleje en cuerpo con una frecuencia que es proporcional a la velocidad del

Su señal de salida es CD que significa corriente directa.., para ello se emplean un rango amplio de fluidos, incluyendo hasta a los sucios y gases de vapor... Si requiere mas información de ello consulte la ventana 1, 6 y 15 de internet

•Magnético: es conveniente por q el fluido no posee ninguna obstrucción por su operación y que en su salida no afectan ciertas propiedades del fluido ni su régimen al que fluye. Cúando el conductor móvil atraviesa un cambio magnético se induce un voltaje, como su voltaje es directamente proporcional a la velocidad del flujo, un flujo volumétrico mayor genera un voltaje mas elevado.

Designese así como se observa en el video

*https://www.youtube.com/watch?v=smk\_KYtKEHw*

*MediaWiki:Badtitletext*: entra y llena una cámara que se mueve del lado de entrada al de la salida del instrumento. El medidor arroja el volumen acumulado del fluido que ha pasado a través de el instrumento... Sus usos mas comunes son en la distribución normal de agua en los sistemas municipales. Para más información apoyarse con ésta direccción que posee gráficas y explicaciones cautelosas con respecto al tema...

*https://cl.omega.com/prodinfo/medidores-de-flujo.html*

***Medidores de flujo másico:*** Los medidores d flujo que hemos representado hasta ahorita calculas el flujo volumétrico tomando en cuenta el volumen del fluido ocupado dentro de cada medidor! Pero en este paso, también se necesita obtener el flujo másico... Para ello se emplea la siguiente fórmula.

M=pxQ.

Que es la relación nos dice que el flujo másico es igual a la densidad por la tasa de flujo según el estadio del cap. 6 del Roberto Mott

Otro ejemplo muy bueno son las sondas de velocidad: que miden la velocidad en una y ubicación especifica... Entre ellas se encuentras: •El tubo pitot: es un tubo huevo que se posiciona de modo que el extremo abierto apunta directamente a la corriente del fluido.

Se emplea la ecuación de la energía para encontrar la relación de la presión. En el punto de estancamiento con respecto a la velocidad el fluido...

P1/γ+ Z1+ v1^2/2x g= P2/ γ+Z2+v2^2/2xg

De esta relación se extrae

P/γ= P1/γ+ v1^2/2x g

Calculando así la carga de presión.

Para otro tipo de cálculos SE PUEDEN UTILIZAR **DIAGRAMAS,**por ejemplo:

***Tabla de cómputos de flujo total e información del*** integrador:

 12051
 12052

***Diagramas de flujo de raíz cuadrada interrelacionados de Brown:***

Los medidores de flujo Brown que emplean diagramas de flujo de raíz cuadrada tienen una capacidad de intercambio de rango único que permite aumentar o disminuir el flujo al cambiar solo el medidor directo de rango diferencial. Sin embargo, el instrumento sigue siendo de lectura directa con un multiplicador de gráficos de 1, 10, 100, etc.

Los diagramas de flujo y los rangos diferenciales del medidor están diseñados para que un aumento de un gráfico al siguiente rango superior proporcione un aumento de flujo de 1.259 y una disminución en un cuadro da un descenso de 0.7043. En la tabla 33, hemos enumerado los números de la tabla Brown estándar y los guardabosques de cartas nominales y reales. El valor nominal en el guardabosques se imprime en el gráfico, pero el verdadero valor de escala real en el chat se da en real y es el valor utilizado en el cálculo del flujo a través del elemento primario.

Para usar estos gráficos como se describe, los guardaparques diferenciales del cuerpo del medidor deben diseñarse en incrementos proporcionales, Brown tiene cuatro cuatro tipos básicos de cuerpos de medidores que emplean esta característica de ajuste de rango diferencial, a saber, el tipo de campana de bajo diferencial, el tipo de diafragma, el tipo de tubo de mercurio y el tipo de fuelle.

Tipo bola
3
4
5
4,019
6,370
10,099
Tipo Diafragma
5
6
7
10,099
13,706
21,722
Tipo Tubo
Tipo diafragma y tipo fuelle
2
3
4
5
6
7
34,429
51,562
86,479
137,05
217,22
344,26

Para ilustrar el uso de esta característica especial, supongamos que se suministró un medidor para un rango de flujo máximo de 16,000 lbs / h., Usando el cuadro 12053 (0-16) con un factor de gráfico de 100 lbs / hr, y un rango de # 4 seco cuerpo del medidor.

Debido al aumento de la producción, el flujo ahora excede las 16,000 lbs / h, y cambiando de un rango # 4 a un rango # 5 y para ser el siguiente gráfico más alto 1204 (0-200) el rango de flujo máximo es de 20,000 lbs / hora, y el el factor de gráfico permanece en 100 lbs / hr.

De manera similar, el flujo también podría reducirse. Si el instrumento de flujo incluye la integración, el factor integrador también se debe cambiar, cuando se cambia el gráfico, como se indica en la sección de flujo.

Por lo que se logró entender en éste libro, logramos obtener información suficiente en cuando a los Factores integradores de los diagramas de flujo de tipo raíz cuadrada. Ha habido tres modelos de medidores de flujo integradores del tipo de raíz cuadrada suministrados por Brown:

  1. Un mecanismo accionado mecánicamente para instrumentos de caja circular con un ciclo de operación de 1 unidad.

2. Un mecanismo accionado mecánicamente para instrumentos de caja rectangular con un ciclo de operación de 1 segundo.

3. Un mecanismo electrónico tipo paleta para instrumentos de cajas rectangulares con un ciclo de operación de 10 segundos y un contador de 1000 cuentas / hora.

*NOTA:*

*Acá les anexo un formulario que puede ser de ayuda para el cálculo de cualquier medición en flow meter:https://cl.omega.com/prodinfo/FlowmeterSelection.pdf*

Para calcular el factor integrador correcto en cach de las unidades anteriores, proceda como se describe a continuación:

Instrumentos circulares:

**Factor integrador =**

\* 9 veces el rango de flujo máximo real en unidades /minuto.

\* 0.15 veces el rango de flujo máximo real en unidades /horas.

\* 0,00825 veces el rango de flujo máximo real en unidades /día.

Para otro parámetros:

Instrumentos de caja rectangular con mecanismo accionado mecánicamente:

**Factores integradores =**

\* 2.25 veces el rango de flujo máximo real en unidades / minuto.

\* 0,0375 veces el rango de flujo máximo real en unidades / horas.

\* 0,00156 veces el rango de flujo máximo real en unidades / día.

Instrumentos rectangulares con mecanismo de paletas electrónicas:

**Factor integrador =**

\* 0,06 veces el rango máximo de flujo nominal en unidades / minuto.

\* 0,001 veces el rango máximo de flujo nominal en unidades / horas.

\* 0,00004167 veces el rango máximo de flujo nominal en unidades / día.

Tenga en cuenta que en el integrador accionado mecánicamente, el factor integrador se calcula en función del rango de flujo máximo real, pero en el integrador electrónico de tipo paleta, se especifica el rango máximo de flujo nominal que se encuentran entablizados en la pág. *número 33 del Hangbook Engenerin Tema* 7.

En la unidad posterior, el integrador se calibra en la fábrica en función del rango nominal del gráfico utilizado, lo que proporciona un factor más uniforme para nuestras unidades de flujo. Si el rango de flujo se cambia en el campo, el integrador debe recalibrarse usando el rango nominal de la nueva tabla. O si no se desea recalibrar el integrador, el factor integrador para el gráfico original se debe multiplicar por la relación entre el flujo máximo actual nuevo dividido por el flujo máximo real original para obtener el factor.

Éste tipo de medidiores según lo leido, poseen rangos para sugraduación como la que se presenta a continuación

ÉSTA TABLA PRESENTA RANGOS EN LOS CUALES PUEDEN DIGITAR A LOS GAMAS INDICADOS, EN OTRAS PALABRAS, UNA TABLA DE 1014F TIENE UNA GAMA DE 0-25 EN VEZ DE 0-20.

A su vez también existen instrumentos con cajas rectangulares que se suministra utilizando el área de los demás instrumentos con gráficos de flujo graduados uniformemente, para ello utilizan rangos y unidades de tiempo como los que se presentan a continuación:

* Se toman los primeros dos del rango del gráfico. este es el número de código de engranaje basie y que a partir de las unidades de tiempo del flujo involucrado, agregue al número de código del engranaje la letra s para los segundos m para los minutos y h para las horas y d para los días.

Para ello existen fórmulas que lo determinan:

Factor integrador=

rango de flujo máximo para un gráfico estándar/número de código de engranaje básico x (M)= y M será evaluada por los valores tabulados.

Para unidades/ seg= 0,001 y 0,1. unidades/min= 0,10 y 1,0, unidades / horas= 10 y 100 y unidades / días= 100 y 1000.

Existe un planímetro que se utiliza para medir áreas irregulares, que se utiliza para obtener el flujo total de un registro gráfico.

Entre ellos el planímetro graduado como el que se muetsra en la figura

*https://www.google.co.ve/search?q=plan%C3%ADmetro+graduado&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ved=0ahUKEwiYi*6q7-PfZAhUIsFMKHTRVDa4QsAQILQ&biw=1024&bih=445#imgrc=Cfk7MT3sEb4fmM:, es un planímetro estándar y se puede utilizar en cualquier gráfico uniformemente graduado, proporcionando el pin de centro de gráfico adecuado es variable. Para éste caso, la precisión del planímetro de mano en prácticamente el 100%, pero la precisión del flujo total depende del número del factor. Pero así como otros instrumentos de gradiación, también posee su factor de cálculos que se adjunta a factores aplicados: acá les dejo un video de la universidad de Tecnológica de Panamá Centro Regional de Veraguas que demuestran el cáculo de áreas en superfisies irregulares utilizando un perímetro:

*https://www.youtube.com/watch?v=BW4KDfM9cDo*

El flujo de horario real a escala completo x recuento de planímetro x 24 / 5 Ésto dará el Flujo total.

PERO HAY UN DETALLE MUY IMPORTANTE, QUE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO SOLOSE UTILIZAN CUANDO ESTÁN RELACIONADOS A LOS BROWN Y ALLÍ ES QUESE UTILIZA EN RANGO REAL DEL GRÁFICO.

Y la fórmula para el graduar un planímetro uniformemente es:

flujo máximo de escala completa x conteo del planímetro x 0,0004xr x 24/ r^2= para el flujo total.

Conclusión:

Dedemos tener en cuenta lo que nos dice Eugene A. "Manual de Ingeniero Mecánico": "Los medidores de flujo son dispositivos, el cual pueden ser utilizado en muchas aplicaciones tecnológicas y aplicaciones de la vida diaria, en donde conociendo su funcionamiento y su principio de operación se puede entender de una manera más clara la forma en que este nos puede ayudar para solventar o solucionar problemas..." Éste tipo de aparatos poseen un fundamento determinado, para los cuales existen fórmulas que quizá demuestres cuantitativamente la cantidad de fluidos existentes dentro de un sistema o que circule en el mismo, también existen aparatos que simplemente al ser utilizados correctamente facilitan ese proceso de cálculo para evitar errores, pero no es tan simple como parece. y en su particularidad se mencionaron algunos de los más utilizados como lectura complementara que quizá muchos sabemos de ellos pero ignoramos su funcionamiento. Es importante destacar que cada uno de ellos tiene su especialidad en la industria sobre todo, pero no todos pueden ser utilizados para un mismo fluido, existen especificaciones que determinan cuales se pueden utilizar. No se puede dejar a un lado el hecho de la mátemática que influye en su uso, en lo anteriormente expuesto se determinaron algunos métodos de calibración para obtener resultados más precisos en cuanto a los medidores de flujo, cada uno con sus datos tabulados. Otro dato interesante es que quizá no sabíamos... se pueden diseñar equipos o hacerle mejoras a equipos ya construidos y que estén siendo utilizados por empresas, en donde se desee mejorar su capacidad de trabajo utilizando menos consumo de energía con el uso de un medidor de flujo y así disminuir pérdidas en las empresas, he aquí su importancia... Piensalo!!!