AEI-702 automastimo

8/18/2019 AEI-702 automastimo

1/12

¡Hay que resumir para después repartir los puntos de los

4 y hacer la presentation! Digan si le parece???

Caudal: en dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que circula a

través de una sección del ducto (tubería, cañería, oleoducto, río, canal,...) por

unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen

que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se

identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de

tiempo.

Unidades:

n el caso de que el flujo sea normal a la superficie o sección considerada, de área A,entre el caudal ! la velocidad promedio del fluido e"iste la relación#

$onde

• %audal (&'*+- ms)

• s el área (&'/- m/)

• s la velocidad promedio. (&'*+- ms)

n el caso de que velocidad del fluido forme un án0ulo θ con la perpendicular a lasección de área A atravesada por el fluido con velocidad uniforme v , entonces el flujose calcula como#

n el caso particular de que el flujo sea perpendicular al área 1 (por tanto 2 3 4! ) entonces el flujo vale#

5i la velocidad del fluido no es uniforme o si el área no es plana, el flujo debecalcularse por medio de una inte0ral#

donde d S es el vector superficie, que se define como

https://es.wikipedia.org/wiki/Din%C3%A1mica_de_fluidoshttps://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_volum%C3%A9tricohttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81reahttps://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81reahttps://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_volum%C3%A9tricohttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81reahttps://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81reahttps://es.wikipedia.org/wiki/Din%C3%A1mica_de_fluidos


2/12

donde n es el vector unitario normal a la superficie ! dS un elementodiferencial de área.

5i se tiene una superficie S que encierra un volumen V , el teorema dela diver0encia establece que el flujo a través de la superficie es lainte0ral de la diver0encia de la velocidadv en ese volumen#

n física e in0eniería, caudal es la cantidad de fluido que circulapor unidad de tiempo en determinado sistema o elemento. 5ee"presa en la unidad de volumen dividida por la unidad de tiempo(e.0.# m6s).

n el caso de cuencas de ríos o arro!os, los caudales0eneralmente se e"presan en metros c7bicos por se0undo o milesde metros c7bicos por se0undo. 5on variables en tiempo ! en elespacio ! esta evolución se puede representar con losdenominados 8idro0ramas.

edidores de caudal de tipo turina y magnético:

Medidor

de

Turbina

Este medidor consiste de un rotor con alabes, semejante a una turbina, que

se instala en el centro de la tubería y gira con una velocidad angular que es

directamente proporcional al flujo.

https://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_la_divergenciahttps://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_la_divergenciahttps://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Metro_c%C3%BAbico_por_segundohttps://es.wikipedia.org/wiki/Metro_c%C3%BAbico_por_segundohttps://es.wikipedia.org/wiki/Cuenca_(accidente_geogr%C3%A1fico)https://es.wikipedia.org/wiki/Arroyohttps://es.wikipedia.org/wiki/Metro_c%C3%BAbico_por_segundohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidrogramahttps://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_la_divergenciahttps://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_la_divergenciahttps://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Metro_c%C3%BAbico_por_segundohttps://es.wikipedia.org/wiki/Cuenca_(accidente_geogr%C3%A1fico)https://es.wikipedia.org/wiki/Arroyohttps://es.wikipedia.org/wiki/Metro_c%C3%BAbico_por_segundohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidrograma


3/12

Para medir la velocidad de la turbina, sin generar ninguna fuerza resistentesobre el aspa que produzca error se utilizan principalmente convertidores

electromagnéticos, existen dos tipos a saber:

! El de "eluctancia.

#a velocidad de la turbina viene determinada por el paso de los alabesindividuales a través del campo magnético creado por un im$n permanente

montado en la bobina captadora exterior. El paso de cada alabe varía la

reluctancia del circuito magnético, esta variaci%n cambia el flujo inducidoen la bobina captadora produciéndose una corriente alterna proporcional a

la velocidad de la turbina.

& ! El de tipo inductivo.

El rotor lleva incorporado un im$n permanente y el campo magnético

giratorio que se origina induce una corriente alterna en la bobina captadora

exterior

'on el uso de ambos convertidores la velocidad del flujo ser$ proporcional

a la frecuencia generada que es del orden de los &() a &)) ciclos porsegundo para velocidades m$ximas.

Características del medidor de turbina

• #a turbina esta limitada por la viscosidad del fluido, debido al

cambio que se produce en el perfil de velocidad del líquido a través

de la tubería cuando aumenta la viscosidad. En las paredes el fluido

se mueve mas lentamente que en el centro, de modo que, las puntasde los alabes no pueden girar a mayor velocidad. En general, para


4/12

viscosidades mayores de * a ( c+ se reduce considerablemente el

intervalo de medici%n del instrumento.

• #a exactitud es elevada, del orden de ).* -. El valor %ptimo se

consigue cuando la direcci%n del flujo sigue la direcci%n de latubería, para ello se debe instalar el instrumento en una tubería recta

( di$metros aguas arriba y di$metros aguas abajo.

• /n medidor de turbina se puede utilizar para medir flujo de gases y

líquidos limpios o filtrados.

• El instrumento debe instalarse de tal modo que no se vacíe cuando

cesa el flujo ya que el c0oque de líquido a alta velocidad contra elmedidor vacío lo puede da1ar seriamente.

Representación de un medidor de turbina


5/12

Medidor de fujo por tensión inducida

Los medidores de fujo del tipo de tensión inducida se undamentan en la ley

de Faraday la cual establece que la tensión inducida en un conductor que se

mueve perpendicularmente a un campo magnético es proporcional a la

velocidad del conductor. A este medidor se le conoce con el nombrede Medidor magnético. La gura muestra un esquema del uncionamiento del

medidor magnético de fujo y una conguración tpica del mismo.


6/12

!n lquido eléctricamente conductor fuye en una tubera de material no

magnético entre los polos de un electroim"n dispuesto perpendicularmente a

la dirección del fujo. La interacción entre el fuido y el campo magnético

genera una uer#a electromotri# en dos electrodos ubicados a ras de la

tubera$ diametralmente opuestos y %aciendo contacto con el fuido. &sta

uer#a electromotri# es proporcional a la velocidad del fuido.

La relación entre la velocidad del fuido y la uer#a electromotri# generada

viene dada por'

(onde'

e ) tensión generada en el conductor * ) constante

B ) intensidad del campo magnético

D ) distancia entre los electrodos +di"metro interno de la tubera,

v ) velocidad del fuido

-omo se puede observar$ la salida es lineal con la velocidad del fuido y no es

aectada por la densidad y la viscosidad.

La corriente aplicada para generar el campo magnético en un medidor


7/12

magnético de fujo puede ser'

-orriente directa constante$ corriente alterna y corriente directa pulsada.

Medidor Magnético de -orriente directa -onstante

&n estos medidores el campo magnético se genera por la aplicación a las

bobinas de una corriente directa constante

&ste presenta el inconveniente que una corriente directa aplicada en orma

constante origina un proceso de electrólisis en lquidos conductores$ con lo

cual se orman gases de residuo en los electrodos +polari#ación,. or esto$ los

medidores magnéticos de fujo de campo magnético constante no se usan en

la medición de fujo.

Medidor Magnético de -orriente Alterna

&n estos medidores se aplica a las bobinas una corriente alterna$ con lo cual

se genera un campo magnético alterno

Las bobinas y la armadura orman un magneto A- el cual produce un campo

magnético alterno a través del fujo y perpendicular a su trayectoria. or lo

tanto$ entre los electrodos se genera una corriente alterna debido a la

interacción de la velocidad del fuido con el campo magnético alterno.

&n el carrete se utili#a un orro aislador para prevenir cortocircuitos en latrayectoria conductora de la uer#a electromotri# inducida a través del fuido

de un electrodo met"lico al otro.

La principal ventaja de este tipo de medidor magnético es que el campo

magnético alterno minimi#a los eectos de polari#ación.

&l principal inconveniente con este tipo de medidor ocurre por desviaciones de

corriente que causan desvo de cero alterando la lnea de base de la salida yen ra#ón de esto se requiere llevar sicamente el fuido a cero rata de fujo

para corregir la lnea de base a condiciones de cero.

Factores que aectan la señal de salida:

• #a potencia necesaria para generar el campo magnético es suministrada


8/12

usualmente por la línea de suministro local de electricidad. 2ormalmente estas

líneas no son estrictamente controladas en amplitud, frecuencia y forma de onda,

por lo que la se1al de salida del medidor de flujo es afectada por variaciones en el

campo magnético causadas por variaciones en la línea de potencia.

ara resolver este problema se relaciona la se/al de salida con una se/al de

reerencia de la lnea para obtener el fujo verdadero. Las dos se/ales de

reerencia que com0nmente se utili#an son' a, la corriente en la bobina

magnética y b, la uente de voltaje para la bobina.

• #a relaci%n de fase entre la se1al de flujo 3e4, y la se1al de referencia se altera

debido a cambios en la conductividad del fluido que alteran la fase de la se1al de

salida.

La electrónica que procesa la se/al del medidor se dise/a para eliminar las

desviaciones mencionadas.

Medidor Maganético de -orriente (irecta ulsada

&ste medidor nació como un esquema para la generación de la se/al de tal

orma de evitar los desvos de la lnea de base. &l principio de uncionamiento

es el siguiente'

1e aplica periódicamente una corriente (- directamente a la bobina$ de este

modo se evita que un voltaje (- residual surja sobre los electrodos y en

general una acción galv"nica y térmica

&n operación la se/al de salida es detectada y almacenada durante el tiempo

de e2citación de los imanes y también cuando los imanes no est"n e2citados.

-ualquier se/al de ruido que este presente en el periodo de tiempo en que los

imanes no est"n e2citados es debido a uentes e2tra/as y no a se/al de fujo.

or lo tanto$ sustrayendo la se/al de voltaje almacenada en un estado de no

e2citación de la se/al de voltaje en el estado de e2citación del im"n resulta

una se/al proporcional al fujo.

La gura muestra una representación esquem"tica del muestreo de esta

se/al. -omo se ve en el esquema$ la medida no es tomada en el periodo de


9/12

tiempo de la e2citación magnética de la bobina %asta que el nivel de la se/al

es estable y de valor constante. (espués de que la bobina es desenergi#ada y

se obtiene una se/al estable$ las dos se/ales son restadas y la salida es la

se/al de fujo.

t ) muestreo de tiempo de la se/al +magnéto energi#ado,

t2 ) muestreo de tiempo de la se/al +magneto desenergi#ado,

Ventajas del medidor tipo CD pulsado sobre el tipo CA

• #as desviaciones de se1al son efectivamente ignoradas y resulta una línea de baseo de referencia estable, con lo cual el cero es estable

• El medidor '5 pulsado requiere menos potencia

Características de los medidores magnéticos de

flujo

• Exactitud. +i los componente primarios y secundarios del medidor se

calibran como una unidad, se logra una exactitud del sistema tan buena

como ).(- del flujo.

+i el campo magnético a través del tubo es uniforme, se puede medir la velocidad


10/12

del fluido. 'onsecuentemente si existen cambios en el perfil de velocidad debido a

otros patrones de flujo, la medici%n de velocidad neta no es afectada si el perfil develocidad a través de la tubería es simétrico. /n perfil de velocidad no simétrico

puede afectar la exactitud y causar errores en la medici%n.

• El medidor se debe usar en tuberías llenas de líquido para asegurar

precisi%n en la medici%n debido a que éste genera un voltaje que es

proporcional al promedio de la velocidad del fluido.

• #os cambios en la densidad y viscosidad no afectan la exactitud, puesto que

el medidor no es sensible a las mismas.

• 'aracterística conductora del fluido. Este medidor mide el flujo de fluidos

eléctricamente conductores6 sin embargo, el umbral de la conductividad

para muc0os medidores, disponibles comercialmente, es muy baja.

• 5irecci%n del flujo. El medidor puede medir el flujo en ambas direcciones.

• 7ipos de flujo donde se utilizan. Por no ofrecer obstrucci%n, este medidor

es utilizado en flujos tipo 8slurry8. +on aplicables a aquellos fluidos que

presentan problemas de manejo, tales como $cidos corrosivos, pulpa de

papel, detergentes, pulpa de tomate, cerveza, etc.

La instalación del medidor debe cumplir:

• #a se1al generada por estos medidores de flujo es de unos pocos milivoltios

por lo que se requiere una instalaci%n eléctrica apropiada con un buen

aterramiento, tal como se muestra en la figura


11/12

•#a instalaci%n del medidor debe tener ( di$metros de tramo recto de tuberíaaguas arriba y * di$metros aguas abajo.

• El medidor se puede instalar en tuberías 0orizontales, verticales o

inclinadas. #o esencial es mantener los electrodos en un plano 0orizontal

para asegurar un contacto interrumpido con el fluido

• En sistemas alimentados por la gravedad, el medidor se debe mantener

completamente lleno6 por lo tanto este debe ser instalado en un punto bajo

del sistema o preferiblemente, en una línea donde el fluido fluya

verticalmente.

Ventajas:

• 2o obstruye el flujo en la línea y por lo tanto las pérdidas de presi%n son

mínimas, lo cual minimiza los costos de bombeo.

• 2o posee partes m%viles lo que facilita el mantenimiento.

• #os requerimientos de potencia son bajos, particularmente con el tipo '5

pulsado 3( a &) vatios4.

• Estos medidores son apropiados para medici%n de flujo de $cido, base,

agua y soluciones acuosas dado que el material del forro no solo es un buenaislante eléctrico sino que también es resistente a la corrosi%n. El líquido

solo esta en contacto con la peque1a cantidad de metal de los electrodos.

#os materiales de electrodos m$s comunes son acero inoxidable, alloy &),


12/12

0astelloys, niquel, monel, titanio, tantalum, tungsteno y platino.

• Estos medidores son capaces de medir flujos muy bajos, con tama1o de

tubería de 0asta 98 de di$metro. 7ambién son apropiados para altas ratas

de flujo, con tama1os de tubería tan grandes como &)8

• +e pueden utilizar bidireccionalmente

Desventajas:

• 7rabajan solo con fluidos conductores. 2o miden flujo de sustancias puras,

incluyendo algunos 0idrocarburos y todos los gases.

• +on relativamente pesados, especialmente en tama1os grandes

• +e requiere un cuidado especial en la instalaci%n eléctrica

• +on afectados por el campo magnético generado por motores y otros

equipos.

• Para el c0equeo peri%dico del cero en un medidor tipo ';, se requieren

v$lvulas de bloqueo en cada lado de éste a fin de llevar el flujo a cero y

mantener el medidor completamente lleno.

9:9':;?1

• %audal (fluido) @ AiBipedia, la enciclopedia libre. $isponible en

8ttps#es.AiBipedia.or0AiBi%audalC(fluido). %onsultado el + de abril de/4+D.

• urbinaE medidores d eflujoE instrumentaciónE F'1. $isponible en

8ttp#Aebdelprofesor.ula.vein0enieriadjeaninde"Carc8ivos:N5C>lujome

didoresflujovolumetricoturbina.8tml. %onsultado el +/ de abril de /4+D.• Medidor ma0néticoE medidores de flujoE instrumentación. $isponible en

8ttp#Aebdelprofesor.ula.vein0enieriadjeaninde"Carc8ivos:N5C>lujomedidoresflujovolumetricomedidorma0netico.8tml. consultado el# 4G de abrilde /4+D.
https://es.wikipedia.org/wiki/Caudal_(fluido)https://es.wikipedia.org/wiki/Caudal_(fluido)http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/djean/index_archivos/INST_Flujo/medidoresflujovolumetrico/turbina.htmlhttp://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/djean/index_archivos/INST_Flujo/medidoresflujovolumetrico/turbina.htmlhttp://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/djean/index_archivos/INST_Flujo/medidoresflujovolumetrico/medidormagnetico.htmlhttp://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/djean/index_archivos/INST_Flujo/medidoresflujovolumetrico/medidormagnetico.htmlhttps://es.wikipedia.org/wiki/Caudal_(fluido)http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/djean/index_archivos/INST_Flujo/medidoresflujovolumetrico/turbina.htmlhttp://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/djean/index_archivos/INST_Flujo/medidoresflujovolumetrico/turbina.htmlhttp://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/djean/index_archivos/INST_Flujo/medidoresflujovolumetrico/medidormagnetico.htmlhttp://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/djean/index_archivos/INST_Flujo/medidoresflujovolumetrico/medidormagnetico.html

Documents

AEI-702 automastimo