act 10 trabajo colaborativo 2 instrumentacion

8/19/2019 Act 10 Trabajo Colaborativo 2 Instrumentacion

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Act. 10: Trabajo Colaborativo 2PRÁCTICA No 3 – MEDIDAD DE CAUDAL !LU"#$

CUR%#

INTRUMENTACI&N INDU%TRIAL

UNI'ER%IDAD NAC#NAL A(IERTA ) A DI%TANCIAC#L#M(IA



INTR#DUCCI&N

Esta investigación tiene como objetivo principal estudiar el efecto, funcionamientoy las aplicaciones tecnológicas de algunos aparatos medidores de flujo el cual su

invención data de los años 1.800, como el Tubo Vnturi, donde su creador luegode muc!os c"lculos y pruebas logró diseñar un tubo para medir el gasto de unfluido, es decir la cantidad de flujo por unidad de tiempo.

#rincipalmente su función se basó en esto, y luego con posteriores investigacionespara aprovec!ar las condiciones $ue presentaba el mismo, se llegaron a encontrar nuevas aplicaciones como la de crear vac%o a travs de la ca%da de presión.

&uego a travs de los años se crearon aparatos como los rot"metros y losflu'ómetros $ue en la actualidad cuenta con la mayor tecnolog%a para ser m"sprecisos en la medición del flujo.

Tambin tener siempre presente la selección del tipo de medidor, como losfactores comerciales, económicos, para el tipo de necesidad $ue se tiene etc. Elfuturo ingeniero debe enfrentarse con diferentes tipos de mediciones industriales$ue conlleven a mejorar la competencia, unificar los criterios, el implementar controles e investigar la eficiencia y eficacia de los sistemas de medición, dandocomo resultado la confiabilidad en los sistemas, reduciendo por consiguiente lasinconsistencias en la medición y el reporte de vol(menes con baja incertidumbre



#("ETI'#%

• )onocer y comprender los diferentes tipos de medidores de caudal.

•

*irar la importancia de elegir el instrumento adecuado a la !ora de medir elcaudal de un l%$uido.

• )omprender el funcionamiento de los diferentes tipos de medidores de

caudal, sus caracter%sticas y factores $ue influyen en la medición.



Co*+ici*,t* -* D*car/a M*-i-or* -* Ca-al

El coeficiente de descarga es un factor adimensional caracter%stico de la v"lvula,$ue permite calcular el caudal +- con el $ue desembalsa una v"lvula en función

del nivel del fluido en el embalse o reserva +!-.

+l%$uidos-/ )audal

!/ iferencia de altura/ i"metro tuber%a)/ )oeficiente de descargag/ gravedad

diferencia del coeficiente de caudal, el coeficiente de descarga es adimensionaly pr"cticamente de valor constante para cual$uier di"metro de un mismo modelo.

&os fabricantes suelen facilitar el coeficiente de descarga de la v"lvula en posicióntotalmente abierta, es decir m"'ima descarga.

)ontra mayor es el valor del coeficiente, a una misma diferencia de altura delembalse, m"s caudal y por lo tanto m"s r"pido podr" desembalsarse el depósito atravs de la v"lvula.

&as v"lvulas de cono fijo, son v"lvulas de descarga, y como tales vienencaracteri2adas por el coeficiente de descarga en ve2 del coeficiente de caudal. 3uvalor est" entre )40,56 y )40,86.

Teóricamente, para cada di"metro en particular podr%amos encontrar lae$uivalencia entre los coeficiente de descarga y de caudal.



MEDID#RE% DE #RI!ICI#

3on dispositivos $ue consisten en una reducción en la sección de flujo de unatuber%a, de modo $ue se produ2ca una ca%da de presión, a consecuencia delaumento de velocidad.

7aciendo un balance de energ%a entre el orificio +punto 1- y la sección posterior alorificio +punto -, despreciando las prdidas por fricción tenemos/

.....1$



#ara un fluido incomprensible y de la ecuación de continuidad/

.................................2$3ustituyendo en 1/

.......3$

espejando v1 y sabiendo $ue 1 4 orificio

........$

En caso de $ue se consideren las prdidas de fricción, es necesario agregar elcoeficiente de orificio )o, teniendo lo siguiente/

....$

3iendo v1/ velocidad en el orificio.3i se re$uiere conocer el )audal/

.....$

)o/ )oeficiente de orificio o coeficiente de descarga para el caudal. Estecoeficiente var%a entre 0.9 y 0.9 para orificios concntricos de bordes afilados y si

el :(mero de ;eynolds es mayor de 0 000 y si la toma posterior est" en la venacontracta.0/ i"metro de orificio./ i"metro de la tuber%a.



<sualmente el di"metro del orificio est" entre 60 y 59= del di"metro de la tuber%a.&a toma corriente arriba debe $uedar a una distancia correspondiente a undi"metro de la tuber%a de la cara del orificio y la de corriente abajo a una distanciade 0.6 del mismo di"metro, .En los medidores instalados la manera m"s simple de obtener la ca%da de presiónconsiste en el empleo de un manómetro diferencial en ><?.&a prdida de carga o prdidas permanentes por fricción se obtienen por/

...4$

#ara gases la ecuación debe modificarse mediante un factor emp%rico $ue, para elcaso de comportamiento ideal es/

....5$3iendo @ la relación de las capacidades calor%ficas a presión y volumenconstantes.

....6$



#or lo tanto/

....10$

&as ecuaciones anteriores se aplican cuando las tomas de presión est"n situadasen las bridas, 1 di"metro de la tuber%a antes de la placa y 0.6 di"metro despus, sila toma posterior est" situada despus de la vena contracta se utili2a un factor @$ue es función de la relación para ;eynolds mayores de 0 000.

onde/

....11$



TU(# 'ENTURI

Este medidor fue inventado por )lemens 7ersc!el en 1881 y lleva el nombre deVenturi por el cient%fico italiano $ue fue el primero en e'perimentar en tubosdivergentes.Este medidor es el m"s e'acto teniendo una m%nima prdida de presiónpermanente y permitiendo el paso de 1.9 veces m"s el flujo $ue la placa de

orificio.El aparato est" formado por tres secciones principales, una convergente con"ngulo menor a 5A, una sección intermedia $ue constituye la garganta oestrec!amiento y una divergente.

&a ecuación para obtener la velocidad se deduce de manera similar a la de unmedidor de orificio.



...12$

v1/ velocidad en la garganta.1/ i"metro de la garganta./ i"metro de la tuber%a.)v/ )oeficiente de descargaB su valor medio es de 0.C8.&as prdidas de presión no recuperables son del 10= de la ca%da de presiónmarcada en el manómetro diferencial.

R#TÁMETR#



)onsiste esencialmente de un flotador indicador $ue se mueve libremente en untubo vertical ligeramente cónico con el e'tremo de menor di"metro en la parteinferior.

El fluido entra por la parte inferior del tubo y ejerce una fuer2a ascendente sobre labase del flotadorB al subir el flotador permite $ue pase una determinada cantidadde flujo por el "rea anular, "rea formada entre el flotador y la pared del tubo y ser"tal $ue la ca%da de presión en ese estrec!amiento baste para e$uilibrar la fuer2ade gravedad y el peso del flotador, en ese momento el flotador permaneceestacionario en alg(n punto del tubo.

&a prdida de presión se mantiene constante sobre el intervalo completo del flujo.Entonces para cada flujo. El flotador alcan2a una altura determinada. El tubocónico lleva grabada una escala lineal en unidades del flujo o indica el porcentajedel flujo m"'imo. &os rot"metros no necesitan tramos rectos de tuber%a antes y

despus del punto donde se instalan.

&a ecuación correspondiente al flujo ó caudal +)a- viene dada por/

....1$

)ada magnitud tiene el significado indicado en la figura anterior y @ es elcoeficiente del rot"metro.Deneralmente el rot"metro se calibra con el fluido para el cual se emplear" comomedidor del caudal. 3in embargo, si se calibra con un fluido de densidad y



despus se emplea para medir el caudal de otro fluido de , la relación decaudales viene dada por/

....1$

Tra,7ior -* 8r*i9, -i+*r*,cial.

Trasmisor de presión diferencial con sensor de caudal tipo >Venturi?

Este sensor disminuye la presión aumentando la velocidad de flujo de uncircuito cerrado de inyección de aceite de una unidad generadora, ubicada enla central !idroelctrica #F;)E GGG.

:ota/ se observa en la foto la toma de presión $ue es igual a la altura 1 +!1- y latoma de presión $ue es igual a la altura +!- con la cual el transmisor inteligente transforma la diferencia de presión en flujo.



2. % -* +ljo: es un protector contra flujos o igualador de flujo.

3. !ljo7*tro: indica la cantidad de flujo $ue pasa a travs de un sistema,

dependiendo de la magnitud del sistema ser" la unidad de medida.

*edición de caudal/ e$uivale a/4 VHV4 velocidad

4 "rea&a medición garanti2a la confiabilidad en un proceso, para gestión de calidad.



Pr;ctica M*-i-a -* Ca-al +ljo$

Entendemos $ue en la instrumentación industrial la medición de flujo es uno de losaspectos m"s importantes en el control de procesos, se podr%a decir, $ue es la

variable m"s com(nmente medida. #or lo tanto es necesario conocer el principiode operación y caracter%sticas de funcionamiento de los diferentes medidores deflujo, as% como las condiciones y factores $ue pueden alterar las medidas, comoson presión, temperatura, !umedad viscosidad, densidad entre otras.

Dificultades en la práctica.

Teniendo en cuenta la importancia de la medición de flujo y lo provec!oso ynecesario $ue ser%a la pr"ctica me dispuse contactar en la <: )ead *edell%n,al tutor Deorffrey cevedo Don2"le2 encargado de las practicas sobreinstrumentación industrial de las cuales figuran dos laboratorios, seg(n arc!ivo de

pr"cticas para el segundo periodo del 011 en el )ead *edell%n. En conversacióntelefónica con el tutor Deorffrey las pr"cticas sobre instrumentación industrial$uedaron canceladas debido a $ue no tienen los elementos no los recursos paratal fin, $ue l sugiere $ue !aga las pr"cticas de manera virtual. 3i ni si$uiera en mi<niversidad me pueden brindar los medios para reali2ar tan importantes pr"cticas,por$ue a(n sabiendo $ue se pueden simular de manera virtual con alg(nprograma, no lo !acen. nte la dificultad de !acer el laboratorio de manera f%sica,se debiera impartir una pr"ctica espec%fica de reali2ación de esos instrumentosvirtuales. :o obstante por las ganas $ue ten%amos de !acer las pr"cticas varioscompañeros del mismo grupo, buscamos y tocamos puertas en otrasuniversidades para conseguir !acer el laboratorio. Iue as% como en la <niversidad

)ooperativa de )olombia sede uenos ires +*edell%n- nos trataron de ayudar, ya$ue fuimos all% y un profesor nos mostró y nos dio la información sobre la Estaciónpara fluidos y manometr%a, pero no pudimos !acer las pr"cticas adecuadamenteya $ue necesit"bamos una orden o una solicitud de la <: para $ue nos dieranlas practicas completas.

#or tal motivo no pudimos reali2ar el laboratorio correspondiente a medición decaudal en los dispositivos tubo vnturi u placa orificio, por$ue se deb%a programar un laboratorista para tal fin.

3in embargo con la información $ue nos alcan2aron a dar y la e'plicación sobre la

estación de fluidos, pudimos reali2ar una pr"ctica sobre descarga de un tan$ue deagua por medio de un orificio lateral y sacar as% la velocidad de salida y el caudalde descarga por medio del orificio.



C;lclo -*l Ca-al

PT 1= PT 2

(C V +C P+C Pres)1=(C V +C P+C Pres)2

V 12

2 g+Z

1+

P1

γ =

V 22

2g+Z

2+

P2

γ

#ara las condiciones del tan$ue tenemos $ue/

V 12

2 g=0

P1

γ =0

Z 2=0

P2

γ =0

Entonces/



Z 1=

V 22

2g

V s=√ 2∗g∗Z 1



atos del orificio de salida del agua/

D=7mm A=

π D2

4

Q=V s∗ A

Z1

cms

Vs

m/s

Q=V*A

lit/min

0 0.00 0.00

1 0.44 1.02

2 0.63 1.45

3 0.77 1.77

4 0.89 2.05

5 0.99 2.29

6 1.08 2.517 1.17 2.71

8 1.25 2.89

9 1.33 3.07

10 1.40 3.23

)urva de descarga de Velocidad de salida y caudal del fluido

Vs

Q=V*A



Estación para fluidos y manometr%a

PARTE 2: )onsulta sobre metrolog%a legal en )olombia.LA METR#L#<=A EN C#L#M(IA

&a metrolog%a legal en )olombia es controlada y desarrollada por la3uperintendencia de Gndustria y )omercio +3G)- y m"s propiamente en el )entrode )ontrol de )alidad y *etrolog%a +)))*-.



#or resolución n(mero 1J0 del J de febrero de 1CCJ, por la cual se establece elprocedimiento para la acreditación y se regulan las actividades $ue se realicendentro del 3istema :acional de :ormali2ación, )ertificación y *etrolog%a, se leconfiere a la 3G)/ >Establecer, coordinar, dirigir y vigilar los programas nacionalesde control industrial de calidad, pesos, medidas y metrolog%a $ue considere

indispensables para el adecuado cumplimiento de sus funciones?, as% como>creditar y supervisar?/

• Frganismos de certificación

• &aboratorios de pruebas y ensayos

• &aboratorios de calibración

• Frganismos de inspección y ensayo

)on el fin de tener una infraestructura amplia, se crea ;E*E), $ue es la ;ed de&aboratorios de *etrolog%a, en la cual, todo laboratorio $ue realice calibraciones,

tienen el compromiso de prestar obligatoriamente servicios a $uin los solicite, sindiscriminación alguna.

#osteriormente aparece 3F;E*E), $ue es la sociación de la ;ed de&aboratorios de *etrolog%a, la cual tiene el fin de defender los derec!os de loslaboratorios de metrolog%a acreditados y participar activamente en eldireccionamiento de la metrolog%a en )olombia.

En la figura siguiente, se presenta la estructura de la 3G) y en la figura pró'ima, laestructura colombiana para obtener mediciones confiables.

Estructura de la 3uperintendencia deGndustria y )omercio

Iigura K



*ediciones )onfiables

>)aso )olombia?

N#RMA T>CNICA C#L#M(IANA NTC?I%# 6001 – 6

C#NTR#L DEL E@UIP# DE IN%PECCI&N MEDICI&N ) EN%A)#

<*,*rali-a-*

El proveedor debe establecer y mantener actuali2ados procedimientosdocumentados para controlar, calibrar y mantener el e$uipo de inspección,medición y ensayo +incluyendo softLare de ensayos- utili2ado por el proveedor

para demostrar $ue el producto cumple los re$uisitos especificados. El e$uipo deinspección, medición y ensayo se debe usar en tal forma $ue se asegure $ue laincertidumbre de Ma medición se cono2ca y $ue sea consistente con la capacidadde medición re$uerida.

En los casos en $ue se utilice softLare de ensayo o referencias comparativas talescomo !ardLare de ensayo, como formas adecuadas de inspección, stas sedeben comprobar para demostrar $ue tienen capacidad de verificar laaceptabilidad del producto, antes de liberarla para el uso, durante la producción, lainstalación, o el servicio asociadoB y se deben comprobar de nuevo a intervalosprescritos. El proveedor debe establecer el alcance y la frecuencia de esas

comprobaciones, y debe conservar registros como evidencia de control.

)uando la disponibilidad de datos tcnicos relativos al e$uipo de inspección,medición y ensayo sea un re$uisito especificado, tales datos deben ser disponibles, cuando los re$uiera el cliente o el representante del cliente, paraverificar $ue el e$uipo de medición y ensayo es funcionalmente adecuado.



:ota 15. #ara los propósitos de esta norma el trmino >e$uipo de mediciónN incluyedispositivos de medición.

Proc*-i7i*,to -* co,trol El 8rov**-or -*b*:

a- eterminar las mediciones por !acer, la e'actitud re$uerida, yseleccionar el e$uipo adecuado de inspección, medición y ensayo capa2de dar la e'actitud y la precisión necesarias.

b- Gdentificar todo el e$uipo de inspección, medición y ensayo, $ue puedaafectar la calidad del producto, y calibrar y ajustar ese e$uipo aintervalos prescritos, o antes del uso contra e$uipo certificado $ue tengauna relación v"lida conocida con patrones reconocidos internacional onacionalmente. En los casos en $ue no e'istan esos patrones, se debedocumentar la base utili2ada para la calibración.

c- efinir el proceso utili2ado para la calibración del e$uipo de inspección,medición y ensayo, incluyendo detalles del tipo de e$uipo, laidentificación (nica, la locali2ación, la frecuencia de las comprobaciones,el mtodo de comprobación, los criterios de aceptación y la acción por tomar cuando los resultados no sean satisfactorios.

d- Gdentificar el e$uipo de inspección, medición y ensayo con un indicador adecuado o con un registro de identificación aprobado para mostrar elestado de calibración.

e- )onservar registros de calibración para el e$uipo de inspección,

medición y ensayo +ver el numeral J.19-.

f- Evaluar y documentar la valide2 de los resultados de inspección yensayo previos, cuando se encuentra $ue el e$uipo de inspección,medición y ensayo est" descalibrado.

g- segurar $ue las condiciones ambientales sean adecuadas para lacalibración, las inspecciones, las mediciones y los ensayos $ue se estnllevando a cabo.

!- segurar $ue el manejo, la preservación y el almacenamiento del e$uipode inspección, medición y ensayo sean de tal %ndole $ue se mantenganla e'actitud y la aptitud para el uso.

i- #roteger las instalaciones de inspección, medición y ensayo, incluyendotanto el !ardLare como el softLare de ensayo, de ajustes $ue puedaninvalidar el reglaje de calibración.

PR#)ECT# DE N#RMA NTC?I%# 6001?2000



C#NTR#L DE L#% E@UIP#% DE MEDICI&N ) %E<UIMIENT#

&a organi2ación debe identificar las mediciones por reali2ar y los e$uipos demedición y seguimiento re$ueridos para asegurar la conformidad del producto conlos re$uisitos especificados

&os e$uipos de medición y seguimiento deben utili2arse y controlarse paraasegurar $ue la capacidad de medición es consistente con los re$uisitos demedición.

)uando sea aplicable, los e$uipos de medición y seguimiento deben/

a- )alibrarse y ajustarse periódicamente o antes de su uso, contra e$uipostra2ables a patrones nacionales o internacionalesB cuando no e'istantales patrones, debe registrarse la base utili2ada para la calibración.

b- #rotegerse contra ajustes $ue puedan invalidar la calibración

c- #rotegerse de daños y deterioros durante el manejo, mantenimiento yalmacenamiento

d- Tener registrados los resultados de su calibración +vase numeral 6.6.5>)ontrol de los registros de calidad?-

e- Tener reevaluada la valide2 de los resultados previos, cuando seencuentre $ue un e$uipo est" fuera de calibración y !aber tomadoacciones correctivas

:ota/ Vase la norma G3F 1001 para orientación

El softLare utili2ado para la medición y, el seguimiento de registros especificadosdebe ser validado antes de su utili2ación

PR#)ECT# DE N#RMA NTC 3004

E@UIP#

El laboratorio debe e$uiparse con todos los elementos de muestreo, e$uipo de

medición y ensayo re$uerido para el correcto desempeño de los ensayos yOocalibraciones +incluyendo el muestreo, preparación de elementos de ensayo yOocalibración, procesamiento y an"lisis de datos de ensayo yOo calibración-.

El e$uipo y su softLare empleado para ensayo, calibración y muestreo, debe ser capa2 de alcan2ar la e'actitud re$uerida y debe cumplir con las especificacionespertinentes a los ensayos yOo calibraciones en cuestión. 3e deben establecer programas de calibración para cantidades o valores de los instrumentos claves



donde dic!as propiedades tengan un efecto significativo sobre los resultados. 3edebe calibrar o revisar el e$uipo +incluyendo el empleado para muestreo- antes deponerse en servicio a fin de establecer si re(ne los re$uisitos de lasespecificaciones del laboratorio y si cumple las especificaciones normali2adaspertinentes. 3e debe revisar yOo calibrar antes de utili2arse.

&os e$uipos deben ser operados por personal autori2ado. &as instruccionesactuali2adas sobre el uso y mantenimiento del e$uipo +incluyendo cual$uier manual pertinente suministrado por el fabricante- deben encontrarse f"cilmentedisponibles para $ue el personal adecuado del laboratorio las emplee.

)ada elemento del e$uipo y su softLare empleado para ensayo y calibración y$ue sea importante para el resultado, debe ser identificado de manera (nica,cuando sea pr"ctico.

3e deben mantener registros de cada elemento del e$uipo y su softLare $ue sea

importante para los ensayos yOo calibraciones reali2adas. &os registros debenincluir por lo menos lo siguiente/

a- la identidad del elemento del e$uipo y su softLareB

b- el nombre del fabricante, la identificación del tipo y el n(mero serial u otraidentificación (nicaB

c- verificaciones de $ue el e$uipo cumple con la especificaciónB

d- la ubicación actual, cuando sea apropiadoB

e- las instrucciones del fabricante, si se encuentran disponibles, o referencia a suubicaciónB

f- fec!as, resultados y copias de informes y certificados de todas lascalibraciones, ajustes, criterios de aceptación y la fec!a correspondiente a lasiguiente calibraciónB

g- el plan de mantenimiento, cuando sea apropiado, y el mantenimiento reali2ado!asta la fec!aB

!- cual$uier daño, mal funcionamiento, modificación o reparación del e$uipo.

El laboratorio debe tener procedimientos para el manejo seguro, transporte,almacenamiento, uso y mantenimiento planeado seguros del e$uipo de mediciónpara asegurar el funcionamiento adecuado y evitar la contaminación o deterioro.

:FT/ #ueden ser necesarios procedimientos adicionales cuando el e$uipocumplan los re$uisitos de esta norma.



)ada ve2 $ue sea pr"ctico, se debe eti$uetar. )odificar o, de otra manera,identificar todo el e$uipo bajo control del laboratorio y $ue re$uiere calibraciónpara indicar el estado de calibración, incluyendo la fec!a de la (ltima calibración yla fec!a o criterios de e'piración por los $ue se deba reali2ar una nuevacalibración.

)uando, por cual$uier ra2ón, el e$uipo salga del control directo del laboratorio, ellaboratorio debe asegurar $ue el estado de función y calibración del e$uipo esverificado y muestra ser satisfactoria, antes de retornarlo al servicio tcnico.

)uando se re$uieran verificaciones intermedias para mantener la confiabilidad delestado de calibración del e$uipo, estas verificaciones se deben llevar a cabo deacuerdo con un procedimiento definido.

onde las calibraciones dan origen a un conjunto de factores de corrección, ellaboratorio debe tener procedimientos $ue garanticen $ue esas copias son

correctamente actuali2adas.+ por ej., en softLare de computador-.

El e$uipo de ensayo y calibración, incluyendo tanto !ardLare como softLare, debeencontrarse salvaguardado de ajustes $ue puedan invalidar los resultados delensayo yOo calibración.



C#NCLU%I#NE%

espus de !aber reali2ado el anterior trabajo podemos sacar como conclusión/

Tener en cuenta $ue los *edidores de Ilujos son dispositivos, el cual pueden ser utili2ado en muc!as aplicaciones tecnológicas y aplicaciones de la vida diaria, endonde conociendo su funcionamiento y su principio de operación se puedeentender de una manera m"s clara la forma en $ue este nos puede ayudar parasolventar o solucionar problemas o situaciones con las cuales son comunes.

;econocer $ue con la ayuda de un medidor de flujo se pueden diseñar e$uipospara aplicaciones espec%ficas o !acerle mejoras a e$uipos ya construidos y $ueestn siendo utili2ados por empresas, en donde se desee mejorar su capacidad detrabajo utili2ando menos consumo de energ%a, menos espacio f%sico y en generalmuc!os aspectos $ue le puedan disminuir prdidas o gastos e'cesivos a la

empresa en donde estos sean necesarios.

El Tubo de Venturi es un dispositivo $ue por medio de cambios de presionespuede crear condiciones adecuadas para la reali2ación de actividades $ue nosmejoren el trabajo diario, como lo son sus aplicaciones tecnológicas.



RE!ERENCIA%

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