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instrumentacion basica
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
Ingeniería de Petróleos
INSTRUMENTACIÓNCapítulo 6 y 7 HAROLD SOISSON:
Medición de Nivel y Caudal de Fluidos.
Andrés Landeta4TD
Docente: Ing. Raúl BaldeónMiércoles 13 de Enero del 2016
NIVEL
Hay que considerar que
una de las mayores
dificultades está en la precisión.
Puede parecer sencilla pero
puede resultar ser un problema
muy complejo
El control entre dos puntos
determinados (alto y bajo) es la aplicación más común de los instrumentos
INSTRUMENTOS MECÁNICOS PARA MEDIR NIVELESNIVEL
Estos son dispositivos visuales e indicadores, en los dispositivos tenemos una varilla que se la puede insertar en el recipiente y con la ayuda de una varilla especial incluso podemos ver el asentado, esta varilla no es útil para materiales tóxicos o corrosivos.
Tenemos la mirilla de vidrio útil para líquidos no corrosivos ni que manchen, estas tienen fluctuaciones menores a 3 pies y utilizan alumbrados especiales para poder ver los colores de distintos líquidos, para un control automático utilizan los sensores fotoeléctricos y su precisión es de 1/64 plg, en este instrumento siempre debemos cuidarnos de la acción capilar y hay que considerar que un depósito alto y angosto debe ser más exacto.
NIVELSISTEMAS DE FLOTADORES PARA MEDICIÓN DE NIVELES
INSTRUMENTOS MECÁNICOS PARA MEDIR NIVELES
Es útil para depósitos abiertos o cerrados
Es necesario considerar la forma, el tamaño y el material del flotador.
Los diferentes tipos son: tenemos flotador con brazo de torsión, flotador de jaula y flotador magnéticamente acoplado
Para hacer un control remoto en necesario usa relevadores piloto o un transductor, con este sistema es difícil tener una operación limpia y eficiente
NIVELINSTRUMENTOS MECÁNICOS PARA MEDIR NIVELES
MECANISMO DE FLOTADOR DE BOLA
No es aconsejable para usarlo con
líquidos en ebullición y para un uso de control remoto se usa relevadores
piloto.
Es útil para depósitos abiertos y cerrados,
dependen de la longitud del brazo que sostiene
al flotador.
NIVELSISTEMAS DE CAÍDA DE PRESIÓN
Dependen de la presión y la
densidad
Para realizar la medición se puede utilizar un sistema de
burbujas
Aquí la presión
aumenta por cada pulgada
de nivel
Los indicadores
de manómetro para niveles
de líquido son útiles para recipientes cerrados o abiertos
NIVELINSTRUMENTOS ELÉCTRICOS PARA MEDIR NIVELES
Se instalan electrodos en alto y bajo nivel
Útiles para activar
válvulas, luces, etc
Tiene desventajas en
trabajar en vapores
saturados y además
promueve la corrosión
Se los puede usar sin utilizar sellos de
empaque o ejes.
NIVELINSTRUMENTOS ELETRO – ELECTRÓNICOS PARA MEDIR NIVELES
TIPO CONDUCTANCIA
TIPO CAPACITANCIA
Son una variación del sistema de resistencia de varilla, son útiles para vapores explosivos, son baratos, seguros y de sensibilidad adecuada, se pueden emplear automáticamente y no son aplicables en todas las soluciones acuosas
Útiles para indicación continua, valores altos y bajos de nivel, líquidos conductores y no conductores, además soportan la vibración y están cubiertos, funcionan con las variaciones de las características dieléctricas del material, el cambio de capacitancia.
Usa varillas para dar una señal ultrasónica, un generador y un receptor ultrasónico, es útil para líquidos y sólidos granulados pequeños
TIPO ULTRASÓNICO
INSTRUMENTOS NUCLEARES PARA LA MEDICIÓN DE NIVELESNIVEL
Se basa en la radiación de la
radiación gamma por un
material
La fuente debe estar siempre
protegida
Este sistema es útil para materiales a alta
temperatura, corrosivos, pegajosos o abrasivos
La fuente radioactiva
viene dentro de un recpetáculo, bien protegida
La unidad del detector esta
conectada a la unidad de
control
NIVELMEDICIÓN DE NIVEL POR PESADO
Se los pesa a los materiales
Es útil para un flujo continuo portado
en un transportador o
cuando se transporta en una
cubeta
CAUDAL
CAUDAL
Los principales métodos que se utilizan en la industria incluyen
medidores de carga, de áreas,
electromagnéticos, de masas, de
desplazamiento positivo y de canal abierto
Se puede medir mediante una variedad
de métodos que dependen del material, el volumen, la precisión necesaria y el control
requerido
CAUDALMEDIDORES DE FLUJO DE
CARGA
Constituyen
el tipo
de disp
ositivo
más
común que s
irve
para medir e
l flujo
de gase
s líquidos
y
lechadas
Determinan la presión diferencial en una restricción
al flujo Todas las
ecuaciones
aplicables se
pueden derivar del
teorema de
Bernoulli pv2
2g + p = constante
CAUDALMEDIDORES DE FLUJO DE CARGA
TUBO VENTURI
Es caro en comparación con la boquilla y las placas
de orificio
Dispositivo para medir flujos que, por lo general, se inserta dentro de una tubería más o menos de la misma manera que cualquier otra sección de tubo
Es caro en comparación con la boquilla y las placas de orificio
Se compone de una sec ción de entrada cuyo diámetro es idéntico o muy parecido al diámetro in terno de la tubería a la que se conecta, y que comunica con un cono de convergencia angular fija
CAUDALMEDIDORES DE FLUJO DE CARGA
TUBO VENTURI DE INSERCIÓN
Es una variante del tubo Venturi
común y corriente
Se coloca dentro de una tubería
para medir, altas presiones
El costo es menor en
relación a lo que costaría el
diseño de un tubo Venturi normal para
estas aplicacio nes
Cuenta con to das las
características deseables del tubo Venturi
estándar para medicio nes de
flujo
CAUDALMEDIDORES DE FLUJO DE CARGA
BOQUILLA DE FLUJO TUBO PITOT
• La boquilla es similar al tubo Venturi de inserción, con la excepción de que no tiene un cono de recuperación
• Este dispositivo es menos costoso que el tubo Venturi y también cuenta con una recuperación de carga inferior
• El tubo pitot tiene dos pasos de pre sión
• La medición de la velocidad es la diferencia entre las dos presio nes.
• Tiene muy poca importancia como sensor de flujo industrial
CAUDALPLACAS DE ORIFICIO
MEDIDORES DE FLUJO DE CARGA
Dispositivo primario de medi ción de flujo que se
usa a menudo, debido a su simplicidad, bajo costo de fabricación y facilidad de
instalación.
Produce la pérdida de carga más elevada, pero
en la mayoría de las mediciones de flujo, esta
pérdida tiene menos importancia que 1
Las placas de orificio bien hechas y correctamente
instaladas per miten lecturas consistentes y, pueden ser tan precisas
como cualquier otra clase de medidores de flujo
Para asegurar resultados consistentes de medición, la cara de corrien te arriba
de la placa con orificio debe ser plana y
perpendicular al eje del tubo una vez que queda
instalada
Se adaptan a la mayoría de las aplicaciones sin
requerir tomas o perfora ciones adicionales
CAUDALMEDIDORES DE FLUJO DE CARGA
ELEMENTO DE FLUJO ANNUBAR
MEDIDORES DE FLUJO DE PRESIÓN DIFERENCIAL
• Es una ver sión comercial del principio del tubo pitot Aunque el diseño es nuevo
• Si se emplea con lechadas o líquidos que contienen grandes cantidades de sólidos suspendidos, requiere una purga, como otras clases de detectores de flujo
• Se basa en la ecuación fundamental de flu jo de Bernoulli para el equilibrio de energía.
• Dispositivo que se usa con mayor frecuencia para determinar la presión diferencial creada por un tubo Venturi, una boqui lla de flujos o una placa con orificio
• Pueden ser desde un simple medidor de tubo en U hasta los dispositivos más complejos
CAUDALMEDIDORES DE FLUJO DE CARGA
MEDIDORES DE FLUJO DE MECÁNICOS
Se utiliza un cuerpo de medidor de tubo en U que se compone de una cámara grande y un tubo de rango conectado a la base y lleno de mercurioDebido a las limi taciones físicas impuestas, no se pueden medir presiones diferenciales mayores cuando el flotador llega a la base
La cámara grande, a alta presión, contiene un flotador que detecta los cambios en el nivel de mercurio
Si se instala un nuevo tubo de rango de menor tamaño y mayor altura y se emplea la misma cantidad de mercurio, se puede medir una presión diferencial mayor
CAUDALMEDIDORES DE FLUJO DE
ELÉCTRICOS
MEDIDORES DE FLUJO DE CARGA
Hay muchos medidores de esta clase que se usan en la
actualidad, pero son costosos y
ya no se fabrican
Cuenta con un par de bobinas
equilibradas que rodean la
armadura
El desequilibrio originado en el circuito de puente hace que la armadura receptora adopte una posición
comparable a la de la armadura de transmisión.
Esta últi ma, las bobinas y otros componentes
eléctricos quedan aislados de cual quier presión
elevada o acción corrosiva del fluido cuyo flujo se está
midiendo
CAUDALMEDIDORES DE FLUJO DE CARGA
TRANSDUCTORES DE PRESIÓN
Una unidad de transductor bien fabricada es costosa
Son del tipo de diafragma y utilizan extensiómetros, potenciómetros o inductancias va riables, según la aplicación
La velocidad de respuesta, la temperatura, el rango de presión diferencial, los valores de presión estática y el equipo accesorio de acondicionamiento de la señal determinan si los transducto res se pueden emplear como sensores
Las unidades de transductor no cuentan con las masas iner ciales grandes que se encuentran en
sistemas mecánicos
Sirven para medir flujos en función de
la carga
CAUDALMEDIDORES DE FLUJO DE ÁREA
El medidor de flujo de área variable es una de las formas más simples
y elementales
Un aumento adicional en la velocidad de flujo hará que el flotador as
cienda todavía más dentro del tubo y una reducción en el flujo
hará que descienda a un nivel inferior
El flotador tiene una densidad mayor que la
del fluido, de tal manera que el efecto boyan te, por sí solo, no basta
para elevar el flotador
Cuando se inicia un flujo dentro de la tubería y el fluido llega al flotador, el efecto boyante hace
que el flotador ascienda.
El flotador descanse en equilibrio dinámico
CAUDALMEDIDORES DE FLUJO ELECTROMAGNÉTICOS
El campo magnético en cd actúa verticalmente a través de la tubería que transporta el fluidoEl principio de operación se basa en el calor
inyectado al fluido a tra vés de las paredes del tubo y la capa limítrofe, por medio de la bobina de
calefacción colocada en e
Se induce una fem en el fluido mediante su movimiento a través de un campo magnético creado por un electroimán
CAUDALMEDIDORES DE FLUJO MASA
El gas o fluido que se utilice puede ser corrosivo y
afectar al material
Los elementos sensores y de medición están fuera de
la tubería
Se utilizan los métodos de temperatura variable y de
potencia variable para medir la velocidad del flujo
CAUDALMEDIDORES DE FLUJO MASA
MEDIDORES DE FLUJO DE MASA DE FLUJO AXIAL
Opera con base en el principio de la conservación de la cantidad de movi miento angular
CAUDALMEDIDORES DE FLUJO MASA
MEDIDORES DE FLUJO DE TURBINA
Estos medidores tienen alrededor del doble de exactitud en cualquier rango de 6 a 1 abajo del flujo máximo nominal, y una reproducibilidad de ± 0.02% de la lectura en el rango de flujo lineal nomina
Se pueden usar para medir flujos que van de 0.003 a 15,000 gal/min como medidores estándar de flujo de líquidos, 1790 a 73,500 bbl/h como medidores de flujo de tuberías y de 20 a 9,000 ft3/min como medidores de flujo para gases.
Tienen una linealidad de ± 0.25% de la lectura al flujo nominal máximo normal y de ± 0.4% de la lectura a valores superiores al máximo normal.
CAUDALMEDIDORES DE FLUJO DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
Se pueden considerar como bombas volumétricas
La velocidad de flujo se determina mediante la
frecuencia del cielo.
Básicamente captu ran y liberan un
volumen fijo de fluido mediante alguna
acción de bom beo
Existen en tamaños de 1/2 a 16 plg, son fáciles de instalar
Cuentan el número total de cielos que se producen e indican o registran un volumen
de flujo integrado
MEDIDORES DE FLUJO DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
CAUDAL
BOMBAS DE PISTÓN BOMBAS DE DISCO INCLINADO• Se emplean para inyectar a una
cantidad exacta de fluido hacia una línea o depósito colector
• Casi siempre es de tipo reciprocante.
• se utilizan para emitir volúmenes controlados a presiones muy altas
• .Casi siempre se usa un motor eléctrico, de ai re, o de vapor para impulsar estas bombas.
• Es probablemente el tipo de bomba de pistón que se usa con mayor frecuencia en la actualidad
• El disco es la única parte móvil dentro de la cámara de medición
• Diseñados para la velocidad de flujo del líquido que se va a medir y para las presiones de línea nomina les
MEDIDORES DE FLUJO DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
CAUDAL
BOMBAS ROTATORIAS BOMBAS DE DIAFRAGMA
• Se emplea una membrana que se activa mediante algún medio externo (por ejemplo, una varilla) o mediante presión de aire o hidráulica.
• El material utilizado depende del tipo del fluido, la temperatura y la presión.
• Se controlan haciendo variar la velocidad del motor pro pulsor o cambiando la carrera del diafragma
• Son capaces de permitir flujos suaves, libres de pulsaciones, a presiones hasta el rango de 150 lb/pla2
• Adecuada para fluidos de alta viscosidad
• El flujo suave se obtiene poniendo en acción más de una aleta, de manera que se mantenga cierto flujo en una base continua
CAUDALMEDIDORES DE FLUJO DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
BOMBAS PERISTÁLTICA
Cuando es necesario bombear fluidos que no pueden estar en contacto con los componentes de la bomba o del medidor, la bomba peristáltica tiene una utilidad enorme.
Estas bombas pueden manejar flujos medidos desde una fracción de mililitro por minuto hasta 40 gal/min
El mecanismo de bombeo puede consistir de rodillos, dedos operados por leva o un rotor sobre un eje ex céntrico
MEDIDORES DE FLUJO DE CANAL ABIERTOCAUDAL
VERTEDORESSe utilizan ranuras
en V, rectangulares y trapezoidales
Se emplean ranuras en V tanto de 600 como de 900 y sus rangos van de 20 a
1 a 60 a 1
Es básicamente una presa con una
abertura en la parte su perior, a través de la cual
puede fluir el líquido
Su precisión es de
aproximadamente 2%
Si el líquido que se mide contiene
cualquier material atrapado el vertedor
debe limpiarse periódicamente.
CAUDALMEDIDORES DE FLUJO DE CANAL ABIERTO
CANALONES
Es tán diseñados para usarse en condiciones de gasto moderado
Los canalones Parshall se auto limpian y funcionan con una pequeña Pérdida de carga o pendiente.
La pérdida es aproximadamente un cuarto de la que se produce en los vertedores.
GRACIAS
