7. Universidad Nacional Experimental
“Francisco de Miranda”
Programa de Ingeniería Química
í í
Flujo en fase liquida
Tablas
T bl y gráficos
f
Prof. Ing. Mahuli González
8.
9.
10.
11.
12. PERDIDAS MENORES
Los
L componentes adicionales ( ál l
t di i l (válvulas, codos, conexiones en T etc.) contribuyen
d i T, t ) t ib
a la pérdida global del sistema y se denominan pérdidas menores.
La mayor parte de la energía perdida por un sistema se asocia a la fricción en
la porciones rectas de la tubería y se denomina pérdidas mayores.
Por ejemplo, la pérdida de carga o resistencia al flujo a través de una válvula
ejemplo
puede ser una porción importante de la resistencia en el sistema. Así, con la
Válvula cerrada la resistencia al flujo es infinita; mientras que con la válvula
completamente abierta la resistencia al flujo p
p j puede o no ser insignificante.
g
13. PERDIDAS MENORES
Un método común para determinar las pérdidas de carga a través de un accesorio
o fitting, es por medio del coeficiente de pérdida KL (conocido también como
coeficiente de resistencia)
v2
hL = KL ⋅
2⋅g
Las pérdidas menores también se pueden
expresar en términos de la longitud
equivalente Le:
v 2
Le v 2
hL = KL ⋅ = f⋅ ⋅
2⋅g D 2⋅g
14.
15.
16.
17.
18. PERDIDAS MENORES: CONDICIONES DE FLUJO DE ENTRADA
Cuando un fluido pasa desde un estanque o depósito hacia una tubería, se generan
pérdidas que dependen de la forma como se conecta la tubería al depósito (condicio
nes de entrada):
19. PERDIDAS MENORES: CONDICIONES DE FLUJO DE SALIDA
Una pérdida de carga (la pérdida de salida) se produce cuando un fluido pasa
desde una tubería hacia un depósito.
20. Universidad Nacional Experimental
“Francisco de Miranda”
Programa de Ingeniería Química
í í
Mediciones de flujo
en f
fase lliquida
d
Prof. Ing. Mahuli González
21. MEDIDORES DE FLUJO
Es un dispositivo colocado en una línea de proceso que proporciona una
lectura de la cantidad de fluido que atraviesa la misma, unidad de tiempo
Presión Velocidad
Temperatura Fricción del fluido en
Factores
contacto con la tubería
Densidad Viscosidad
22. FLUJO VOLUMÉTRICO Medidores FLUJO MÁSICO
Por Presión
Diferencial
Por Área
Medidor Térmico
Variable
Medidor d C i li
M did de Coriolis
De Desplazamiento
Positivo
De Velocidad
23. POR PRESIÓN DIFERENCIAL
Miden el flujo de un fluido indirectamente,
creando y midiendo una presión diferencial Elemento Secundario
por medio de una obstrucción al flujo
Elemento Primario
Placa Orificio
Tubo Pitot
Venturi
Tobera
24. POR ÁREA VARIABLE Varían el área para mantener una caída
de presión relativamente constante
Rotámetro
Consta de un tubo cónico de vidrio, que se instala
verticalmente con el extremo mas ancho hacia arriba
25. VENTAJAS DESVENTAJAS
Lecturas Visibles directas
Muy sensible a los cambios de peso
Escala Lineal específico del fluido
Pérdida de presión constante pero pequeña
26. Es un medidor en el cual la señal del elemento
DE VELOCIDAD primario es proporcional a la velocidad del
fluido utilizando la ecuación
Q = A⋅V
Tipo Turbina
Electromagnético
Ultrasónico
Vortex
27. DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
Separan la corriente de flujo en segmentos
volumétricos individuales a través de un
dispositivo mecánico
Disco Pistón
Oscilante Reciprocante
Tipo
Rotación
28. MEDIDOR TÉRMICO
En este medidor una cantidad conocida de calor, se entrega al fluido.
fluido.
La elevación de temperatura es registrada y relacionada con el flujo másico.
másico.
El flujo de masa se determina a través de las propiedades térmicas del fluido:
fluido:
Conductividad
Calor Específico
MEDIDOR DE CORIOLIS
En este dispositivo el flujo a través de la tubería es desviado mediante un tubo
en U. Estos tubos se hacen vibrar, utilizando un excitador electromagnético
30. PLACA ORIFICIO
Esta constituida por una placa delgada perforada, la cual se instalada
entre bridas en la tubería.
tubería.
El orificio de la placa puede ser:
p p ser:
La placa puede ser:
ser:
Bordes Cuadrados
Bordes Biselados
31. TOMAS DE PRESIÓN
• Tomas de Tubería:
Los orificios estáticos se localizan a 2½ diámetros de tubería corriente arriba
y a 8 diámetros de tubería corriente abajo con relación a la placa.
• Tomas de Brida:
Los orificios estáticos se ubican a 25.4 mm (1 in.) corriente arriba y a 25.4 mm (1 in.)
corriente abajo con relación a la placa.
• Tomas de Vena Contracta:
El orifico estático se ubica a (1) diámetro de tubería corriente arriba y a una distancia
de 0,3 a 0,8 diámetros de tubería dependiendo de β corriente abajo con relación a la
, , p j
placa.
32.
33. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
VENA CONTRACTA
Máxima Reducción del diámetro
de la vena fluida
∆P
Presión
recuperada
34. VENTAJAS DESVENTAJAS
Bajo Costo Genera alta caída de presión
Gran simplicidad y fácil aplicación Su exactitud no es muy elevada
Fácil i t l ió
Fá il instalación y reemplazo
l Baja
B j capacidad
id d
El mínimo flujo esta limitado por
No requiere mantenimiento excesivo encima de 30% y el máximo flujo por
encima de 95%
Puede variarse la relación entre el diámetro
del estrechamiento y el de la tubería
No se mide directamente el caudal
permitiendo acomodarse a nuevas
velocidades de flujo
35. TUBO VENTURI
Consiste en un conjunto
de bridas y tuberías
Cono de Entrada Convergente Cono de Salida Divergente
q g
que guía el fluido hacia el q g
que guía el fluido hacia la
estrechamiento central continuación de la tubería
La unión de ambos se denomina
GARGANTA
Parte más contraída de la tubería
37. VENTAJAS DESVENTAJAS
Alta Exactitud Elevado Costo
Menor pérdida de presión permanente Ocupa considerable espacio
Mínimo mantenimiento Instalación complicada
Maneja entre 25% y 50% de flujo mayor que Usado para altos números de
la placa orificio Reynolds
El mínimo flujo esta limitado por
Medición de grandes flujos encima de 30% y el máximo flujo por
encima de 95%
Se instala directamente en la tubería No son medidores directos de caudal
Área de la garganta conocida -
39. COMPARACIÓN ENTRE LA PLACA ORIFICIO Y EL TUBO VENTURI
• Una placa orificio puede sustituirse fácilmente para ajustarse a diferentes ratas de flujo,
el diámetro del Venturi es fijo entonces el rango de medición está limitado por la caída
de presión causada por el Venturi.
• La placa orificio genera una gran pérdida permanente de presión debido a la presencia
de remolinos aguas abajo del orificio, la forma del Venturi previene la formación de
remolinos l cual reduce enormemente l pérdida permanente d presión.
li lo l d t la é did t de ió
• El orificio es económico y fácil de instalar, el Venturi es costoso y debe ser
cuidadosamente diseñado. Una placa orificio se puede reemplazar fácilmente mientras
diseñado
que un Venturi está diseñado para instalaciones permanentes.
40. TUBO PITOT
Es un tubo hueco que se posiciona
de modo que el extremo abierto apunta
directamente a la corriente de flujo
El fluido en ó justo dentro de la punta
esta estacionario o estancado, y esto se
conoce como PUNTO DE ESTANCAMIENTO
41. VENTAJAS DESVENTAJAS
Bajo Costo No da directamente la velocidad media
Genera Baja Caída de Presión Aplicabilidad limitada
Bueno para medir velocidades puntuales Propenso a obstrucciones
42. La selección depende:
depende:
Características del fluido que se va medir:
medir:
Si es líquido o gas.
Si es limpio o no.
Densidad y viscosidad del fluido.
Propiedades erosivas y corrosivas.
Velocidad del fluido.
Condiciones del proceso:
proceso:
Pérdidas debido a la fricción.
Mediciones de presión y temperatura.
temperatura
Caídas de Presión.
Relación Costo/Mantenimiento
43. PLACA ORIFICIO Y TUBO VENTURI
Suposiciones:
Suposiciones:
•Flujo estacionario.
•Flujo incompresible.
incompresible
•Flujo a lo largo de una línea de corriente.
•Ausencia de rozamiento.
•Velocidad uniforme en las secciones 1 y 2
Velocidad
•Ausencia de curvatura en la línea de corriente de modo que la presión sea uniforme en ellas.
•Z1 aproximadamente igual a Z2.
•No hay transferencia de calor ni trabajo de eje.
y j j
45. La fórmula se corrige con un coeficiente adicional Cd<1, llamado COEFICIENTE DE DESCARGA
Cd<
Cd 2 ΔP
ν2 = ⋅
1- β 4 ρ
1
El efecto de la velocidad de aproximación se tiene en cuenta en el término
1- β 4
Cd
C= Coeficiente de flujo
1- β 4
2 ΔP
El flujo se puede calcular:
calcular: Q = A0 ⋅ C ⋅
ρ
47. TUBO PITOT
2 (P2 − P1 ) Se le adiciona un valor (cp)
( p)
ν1 = COEFICIENTE ADIMENSIONAL
ρ este varía entre 0,98 – 1
Considerando que la velocidad que se mide es puntual, para obtener la velocidad media
puede calcularse:
calcularse:
Mediante Gráficas.
Medidas en un cierto número de localizaciones (Integración Gráfica).
Q = A ⋅ Vpromedio
48. El caudal es calculado por la siguiente ecuación:
ecuación:
Donde:
C = Coeficiente de Flujo
2 ΔP
Q = C ⋅ A0 ⋅ A0 = Área del Orificio o Garganta
ρ ΔP= Caída de Presión Temporal
ρ = Densidad
PLACA ORIFICIO Y TUBO VENTURI
Caída PÉRDIDAS DE PRESIÓN Caída
Temporal ESTÁTICA Permanente
(
ΔPperm = ΔPtemp ⋅ 1- β 2 )
