INFORME laboratorio orificios

OBJETIVOS • • • •

Medir el caudal en un sistema de tuberías con la ayuda de la Placa Orificio. Identificar el manómetro y los medidores de flujo por presión diferencial a ser utilizados para la realización de la práctica. Medir la caída de presión que ocasiona la Placa Orificio. Identificar la relación entre el caudal y la caída de presión para la Placa.

FUNDAMENTO TEORICO

MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL. Se estima que actualmente, al menos un !" de los medidores industriales en uso son dispositi#os de presión diferencial, siendo el más popular la placa de orificio.

Se sabe que cualquier restricción de fluido produce una caída de presión despu$s de esta, lo cual crea una diferencia de presión antes y despu$s de la restricción. %sta diferencia de presión tiene relación con la #elocidad del fluido y se puede determinar aplicando el &eorema de 'ernoulli, y si se sabe la #elocidad del fluido y el área por donde está pasando se puede determinar el caudal. (a ecuación de 'ernoulli es una de la más )tiles y famosas en la mecánica de fluidos y su principio físico es utilizado para medir el caudal. %l teorema de 'ernoulli establece que la ener*ía mecánica de un fluido, medida por ener*ía potencial *ra#itacional, la cin$tica y la de la presión es constante. +na aplicación directa del &eorema de 'ernoulli se encuentra en el tubo enturi.

Ventajas Ventaj as de los meddo!es d"e!en#ales. •

Su sencillez de construcción.

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Su funcionamiento se comprende con facilidad.

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-o son caros, particularmente si se instalan en *randes tuberías y Se comparan con otros medidores.

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Pueden utilizarse para la mayoría de los fluidos.

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ay abundantes publicaciones sobre sus diferentes usos.

Des$entajas de los meddo!es d"e!en#ales •

(a amplitud del campo de medida es menor que para la mayoría de los otros tipos de medidores.

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Pueden producir p$rdidas de car*a si*nificati#as.

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(a se/al de salida no es lineal con el caudal.

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0eben respetarse unos tramos rectos de tubería a*uas arriba y a*uas abajo del medidor que, se*)n el trazado de la tubería y los accesorios e1istentes, pueden ser *randes.

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Pueden producirse efectos de en#ejecimiento, es decir, acumulación de depósitos o la erosión de las aristas #i#as.

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(a precisión suele ser menor que la de medidores más modernos, especialmente si, como es 2abitual, el medidor se entre*a sin calibrar.

PLACA ORIFICIO. (a placa de orificio es el elemento primario para la medición de flujo más sencillo, es una lámina plana circular con un orificio conc$ntrico, e1c$ntrico ó se*mentado y se fabrica de acero ino1idable, la placa de orificio tiene una dimensión e1terior  i*ual al espacio interno que e1iste entre los tornillos de las bridas del montaje, el espesor del disco depende del tama/o de la tubería y la temperatura de operación, en la cara de la placa de orificio que se conecta por la toma de alta presión, se coloca perpendicular a la tubería y el borde del orificio, se tornea a escuadra con un án*ulo de 344 *rados, al espesor de la placa se la 2ace un biselado con un c2aflán de un án*ulo de 5! *rados por el lado de baja presión, el

biselado afilado del orificio es muy importante, es prácticamente la )nica línea de contacto efecti#o entre la placa y el flujo, cualquier rebaba, ó distorsión del orificio ocasiona un error del 6 al 74" en la medición, además, se le suelda a la placa de orificio una oreja, para marcar en ella su identificación, el lado de entrada, el n)mero de serie, la capacidad, y la distancia a las tomas de presión alta y baja. %n ocasiones a la placa de orificio se le perfora un orificio adicional en la parte baja de la placa para permitir el paso de condensados al medir *ases, y en la parte alta de la placa para permitir el paso de *ases cuando se miden líquidos.

Pla#a de o!"#o% #on#&nt!#a% e'#&nt!#a ( se)mentada. 8on las placas de orificio se producen las mayores perdidas de presión en comparación a los otros elementos primarios para medición de flujo más comunes, con las tomas de presión a distancias de 6 9 y de : diámetros antes y;o despu$s de la placa se mide la p$rdida total de presión sin recuperación posterior. Se mide la má1ima diferencial posible con recuperación de presión posterior y, con tomas en las bridas se mide una diferencia muy cerca de la má1ima, tambi$n con recuperación de presión posterior. (a e1acta localización de tomas de presión antes de la placa de orificio carece relati#amente de importancia, ya que la presión en esa sección es bastante constante. %n todas las relaciones de diámetros 0;d comerciales. 0esde 9 0 antes de la placa en adelante 2asta la placa, la presión aumenta *radualmente en una apreciable ma*nitud en relaciones d;0 arriba de 4.!< debajo de ese #alor la diferencia de presiones es despreciable. Pero sí en la toma de alta presión, la localización no es de mayor importancia, si lo es en la toma de baja presión, ya que e1iste una re*ión muy inestable despu$s de la #ena contracta que debe e#itarse< es $sta la razón por la que se recomienda colocarlas para tuberías a distancias menores de 6 pul*adas de las tomas de placa. (a estabilidad se restaura a : diámetros despu$s de la placa pero en este punto las presiones se afectan por una ru*osidad anormal en la tubería. (a ecuación de la ener*ía y la ecuación de continuidad pueden utilizarse para deri#ar la relación a tra#$s de la cual podemos calcular la #elocidad del flujo. +tilizando las secciones 7 y 6 en la fórmula 6 como puntos de referencia, podemos escribir las si*uientes ecuaciones. %stas ecuaciones son #álidas solamente para fluidos incomprensibles, en el caso de los líquidos. Para el flujo de *ases, debemos dar especial atención a la #ariación del peso específico

γ   con

la presión. (a reducción al*ebraica de las

ecuaciones.

Se pueden lle#ar a cabo dos simplificaciones en este momento. Primero, la diferencia de ele#ación =z7>z6? es muy peque/a, aun cuando el medidor se encuentre instalado en forma #ertical. Por lo tanto, se desprecia este termino. Se*undo, el termino 2l es la perdida de la ener*ía del fluido conforme este corre de la sección 7 a la sección 6.

Man*met!o en U %l manómetro es un instrumento utilizado para la medición de la presión en los fluidos, *eneralmente determinando la diferencia de la presión entre el fluido y la presión local. %n la mecánica la presión se define como la fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o un *as perpendicularmente a dic2a superficie. (a presión suele medirse en atmósferas =atm?< en el sistema internacional de unidades =SI?, la presión se e1presa en ne@tons por metro cuadrado< un ne@ton por metro cuadrado es un pascal =Pa?. (a atmósfera se define como 747.A6! Pa, y equi#ale a B4 mm de mercurio en un barómetro con#encional. 8uando los manómetros deben indicar fluctuaciones rápidas de presión se suelen utilizar sensores piezoel$ctricos o electrostáticos que proporcionan una respuesta instantánea.